(57)【要約】  出力計測手段（１０３，８）が異常か否かを判断する異常判断手段（１０４）を配設して、出力計測手段の異常を判断し、出力計測手段の異常時には目標内部状態決定手段（１０８）及び、内部状態誤差補償手段（１１１）に基づき弾性体アクチュエータ（１００）を制御することにより、出力計測手段の異常時にも即座に止まるのではなく所定の位置まで継続動作する制御が可能となる。
2011086638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置であって、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段とを備え、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項２】
上記異常判断手段で上記異常か否かを判断するとき、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値が予め定められた範囲外となる場合、又は、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値と内部状態計測手段で計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値との対応関係が予め定められた関係情報から外れる場合には、上記異常であると判断し、逆に、それ以外の場合には上記異常ではないと判断する、請求項１に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項３】
上記目標内部状態決定手段は、
正常時目標内部状態決定手段と、
異常時目標内部状態決定手段とを備え、
上記異常判断手段が異常ではないと判断したときには上記正常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う一方、上記異常判断手段が異常と判断したときには上記異常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う、請求項１又は２に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項４】
上記異常時目標内部状態決定手段は、上記弾性体アクチュエータ駆動機構の静力学モデルに基づいて、目標内部状態を決定する請求項３に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項５】
さらに、上記異常判断手段が異常であると判断したときに異常時目標値を生成して出力する異常時目標値生成手段を備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項６】
さらに、上記内部状態計測手段が異常であるか否かを判断する内部状態計測手段異常判断手段と、
異常時に上記弾性体アクチュエータ駆動機構の駆動装置に出力指令を行う内部状態異常時指令出力手段とを備え、
上記内部状態計測手段が異常であると上記内部状態計測手段異常判断手段で判断したときには、上記内部状態異常時指令出力手段の上記出力指令に基づき上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う請求項１〜５のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項７】
上記弾性体アクチュエータは流体圧アクチュエータである請求項１〜６のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項８】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法であって、
目標値出力手段により弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を出力誤差補償手段で補償し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を目標内部状態決定手段により決定し、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を内部状態誤差補償手段で補償し、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段で判断し、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法。
【請求項９】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置のプログラムであって、
コンピュータを、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段として機能させて、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧駆動アクチュエータ等、弾性体の変形により駆動される弾性体アクチュエータによって駆動する駆動機構の動作を制御する、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置及び制御方法、並びに、制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セル生産工場の広がりなどから、人と協働するロボットの開発が盛んに行われている。このような人と協働するロボットは、従来のように人間の居るエリアとロボット用の作業エリアとを区切って動作するロボットとは異なり、人間と共生する必要があるため、従来の産業用ロボットなどとは、必要とされる仕様が異なる。【０００３】
第一に、従来の産業用ロボットでは、電気モータ又は減速器が用いられ、高ゲインのフィードバック制御により、繰り返し精度０．１ｍｍ等といった、高い手先位置精度が実現されている。しかしながら、このような電気モータにより駆動される機構は、剛性が高く、柔らかさに欠ける場合が多く、安全性という面で問題が多い。【０００４】
これに対し、人と協働するロボットでは、人間との接触時に危害を与えないなど安全性が重視される。したがって、従来の産業用ロボットのように電気モータによる駆動される機構は、家庭用ロボットなど安全性が重視される分野に適しているとは言えず、柔軟で安全なロボットアームが必要とされている。【０００５】
こうした課題に対し、例えば、マッキベン型の空気圧アクチュエータを利用したロボットアームが提案されている。マッキベン型の空気圧アクチュエータは、ゴム材料で構成された管状弾性体の外表面に、繊維コードで構成された拘束手段が配設され、管状弾性体の両端部を封止部材で気密封止する構造となっている。流体注入出手段を通じて空気等の圧縮性流体により内圧を管状弾性体の内部空間に与えると、管状弾性体が主に半径方向に膨張しようとするが、拘束手段の作用により、半径方向に膨張しようとする動きが管状弾性体の中心軸方向の運動に変換され、全長が収縮する。このマッキベン型のアクチュエータは主に弾性体で構成されるため、柔軟性があり、安全で軽量なアクチュエータであるという特徴を有する。【０００６】
第二に、従来の産業用ロボットは、人と隔離された空間で動作しているため、例えばセンサの故障などが起こったとき、即座に動作停止をするのが最も安全と考えられている。【０００７】
これに対し、人と空間を同じくして動くロボットの場合、仮にセンサの故障などが起こった場合に、即座に動作停止をするのが最も安全とは限らない。例えば、人と協調動作を行っているときは、ロボットが突然停止した場合、協調動作を行っていた人は、急に止まることができず、危険な状態なることなどが考えられる。しかし、センサが故障時は、動作制御に必要な情報が入手出来ず、動作を継続するのは難しいという課題があった。【０００８】
こうしたセンサの故障に対し、従来技術は、予め教示して記憶させたデータをセンサ信号の代わりに読み込むことによりロボットを制御する制御装置を開示している（特許文献１）。また、距離センサと複数の移動機構位置検出器とを備えたロボットにおいて、距離センサからのセンサ信号と正常な移動機構位置検出器からの移動機構位置信号とから、故障した移動機構位置検出器が、本来、出力すべき正しい移動機構位置信号と同じ代替信号を求める演算器を備える移動制御装置を開示している（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実公平８−１８１９号公報
【特許文献２】特公平５−５５２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術ではあらかじめセンサ信号のかわりとなる教示データが必要となるが、事前にロボットのあらゆる動作を想定するのは困難であり、教示データを用意するのが難しいという課題があった。また、特許文献２の技術では、距離センサを備えていないロボットなどでは、正しい代替信号を演算できないという課題があった。【００１１】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、教示データを予め用意したり、代替信号を演算できるセンサを備えたりすることなく、センサ異常時でも即座に動作停止せずに、弾性体アクチュエータで駆動されるロボットアーム等の駆動機構の動作を継続させることが出来る、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置及び制御方法、並びに、制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【００１３】
本発明の第１態様によれば、性体アクチュエータ駆動機構の制御装置であって、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段とを備え、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。【００１４】
このような構成により、出力計測手段の故障又は異常時にも弾性体アクチュエータの継続動作が可能となる弾性体アクチュエータ駆動機構の制御が実現できる。【００１５】
本発明の第８態様によれば、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法であって、
目標値出力手段により弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を出力誤差補償手段で補償し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を目標内部状態決定手段により決定し、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を内部状態誤差補償手段で補償し、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段で判断し、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法を提供する。【００１６】
本発明の第９態様によれば、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置のプログラムであって、
コンピュータを、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段として機能させて、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御プログラムを提供する。【００１７】
このような構成により、出力計測手段の故障又は異常時にも弾性体アクチュエータの継続動作が可能となる弾性体アクチュエータ駆動機構の制御が実現できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置によれば、出力計測手段が故障か否かを判断する異常判断手段を備え、かつ、出力計測手段の故障時には目標内部状態決定手段及び内部状態誤差補償手段を利用して弾性体アクチュエータが動作を継続する制御が可能となる。【００１９】
また、本発明の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法及び制御プログラムによれば、出力計測手段が故障か否かを判断する異常判断ステップを備え、かつ出力計測手段の故障時には目標内部状態決定手段及び内部状態誤差補償手段を利用して弾性体アクチュエータが動作を継続する制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における弾性体アクチュエータの駆動機構の構造を示す図であり、
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における弾性体アクチュエータの一例である弾性膨張収縮構造体の構造及び動作を示す図であり、
【図３】図３は、本発明の第１実施形態におけるロボットアームを圧縮性流体である空気により駆動するための空気圧供給系の動作を示す図であり、
【図４】図４は、本発明の第１実施形態における弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置などの概念を示すブロック図であり、
【図５】図５は、本発明の第１実施形態における弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置の概念を示す制御プログラムの実際の動作ステップのフローチャートであり、
【図６】図６は、本発明の第１実施形態における弾性体アクチュエータ制御装置などの制御ブロック図であり、
【図７】図７は、本発明の第１実施形態における弾性体アクチュエータの駆動機構の動作時の状態を示す図であり、
【図８】図８は、本発明の第１実施形態における弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置の制御プログラムの動作ステップのフローチャートであり、
【図９】図９は、本発明の第２実施形態における弾性体アクチュエータ制御装置などの制御ブロック図であり、
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態における出力異常時の目標圧力差計算手段の詳細を示す制御ブロック図であり、
【図１１】図１１は、本発明の第２実施形態における弾性体アクチュエータの駆動機構が物体を把持している状態を示す図であり、
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態における弾性体アクチュエータの駆動機構が物体を把持している状態の詳細を示す図であり、
【図１３】図１３は、本発明の第２実施形態における弾性体アクチュエータモデル計算手段の一部を示す図であり、
【図１４】図１４は、本発明の第２実施形態における弾性体アクチュエータモデル計算手段の一部を示す図であり、
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態における出力異常時目標圧力差計算手段の計算プログラムの動作ステップのフローチャートであり、
【図１６】図１６は、本発明の第２実施形態における上記弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置の制御プログラムの動作ステップのフローチャートであり、
【図１７】図１７は、本発明の第４実施形態における弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置などの制御ブロック図であり、
【図１８】図１８は、本発明の第４実施形態における圧力センサ異常時指令出力手段の動作原理を示す図であり、
【図１９】図１９は、本発明の第４実施形態における弾性体アクチュエータの駆動機構の初期位置を示す図であり、
【図２０】図２０は、本発明の第１実施形態におけるハンドのある弾性体アクチュエータの駆動機構を示す図であり、
【図２１】図２１は、本発明の第３実施形態における弾性体アクチュエータ制御装置などの制御ブロック図であり、
【図２２】図２２は、本発明の第３実施形態における上記弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置の制御プログラムの動作ステップのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
【００２２】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００２４】
本発明の第１態様によれば、性体アクチュエータ駆動機構の制御装置であって、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段とを備え、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【００２５】
本発明の第２態様によれば、上記異常判断手段で上記異常か否かを判断するとき、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値が予め定められた範囲外となる場合、又は、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値と内部状態計測手段で計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値との対応関係が予め定められた関係情報から外れる場合には、上記異常であると判断し、逆に、それ以外の場合には上記異常ではないと判断する、第１の態様に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【００２６】
本発明の第３態様によれば、上記目標内部状態決定手段は、
正常時目標内部状態決定手段と、
異常時目標内部状態決定手段とを備え、
上記異常判断手段が異常ではないと判断したときには上記正常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う一方、上記異常判断手段が異常と判断したときには上記異常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う、第１又は２の態様に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【００２７】
本発明の第４態様によれば、上記異常時目標内部状態決定手段は、上記弾性体アクチュエータ駆動機構の静力学モデルに基づいて、目標内部状態を決定する第３の態様に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【００２８】
本発明の第５態様によれば、さらに、上記異常判断手段が異常であると判断したときに異常時目標値を生成して出力する異常時目標値生成手段を備える、第１〜４のいずれか１つの態様に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【００２９】
本発明の第６態様によれば、さらに、上記内部状態計測手段が異常であるか否かを判断する内部状態計測手段異常判断手段と、
異常時に上記弾性体アクチュエータ駆動機構の駆動装置に出力指令を行う内部状態異常時指令出力手段とを備え、
上記内部状態計測手段が異常であると上記内部状態計測手段異常判断手段で判断したときには、上記内部状態異常時指令出力手段の上記出力指令に基づき上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う第１〜５のいずれか１つの態様に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【００３０】
本発明の第７態様によれば、上記弾性体アクチュエータは流体圧アクチュエータである第１〜６のいずれか１つの態様に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【００３１】
本発明の第８態様によれば、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法であって、
目標値出力手段により弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を出力誤差補償手段で補償し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を目標内部状態決定手段により決定し、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を内部状態誤差補償手段で補償し、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段で判断し、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法を提供する。
【００３２】
本発明の第９態様によれば、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置のプログラムであって、
コンピュータを、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段として機能させて、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御プログラムを提供する。
【００３３】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態にかかる弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御装置２１の概念を示すブロック図である。図４において、弾性体アクチュエータ駆動機構１０は、流体圧により駆動されかつ弾性体アクチュエータの一例として機能する流体圧駆動アクチュエータ１００を用いた駆動機構である。
【００３５】
弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御装置２１は、例えば、後述する制御コンピュータ１９内に備えられており、目標出力生成手段１０１と、目標内部状態決定手段１０８と、出力誤差補償手段１０６と、内部状態誤差補償手段１１１と、出力誤差計算部１０７と、内部状態誤差計算部１０９と、異常判断手段の一例として機能する異常診断手段１０４と、駆動装置１０２と、を備えて構成している。制御装置２１のうち、駆動装置１０２を除く、目標出力生成手段１０１と、目標内部状態決定手段１０８と、出力誤差補償手段１０６と、内部状態誤差補償手段１１１と、出力誤差計算部１０７と、内部状態誤差計算部１０９と、異常診断手段１０４とで制御装置本体部２１Ａを構成している。また、制御装置２１に対しては、出力計測手段１０３と内部状態計測手段１１２とで計測された弾性体アクチュエータ駆動機構１０からの計測情報が入力される。
【００３６】
出力計測手段１０３は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０に接続され、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の出力を計測し、計測値を、出力誤差計算部１０７と異常診断手段１０４とにそれぞれ出力する。
【００３７】
内部状態計測手段１１２は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０に接続され、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の内部状態の計測値を測定して、内部状態誤差計算部１０９と異常診断手段１０４とに入力する。
【００３８】
目標出力生成手段１０１は、目標値出力手段の一例として機能し、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の出力の目標値を生成して、異常診断手段１０４と出力誤差計算部１０７と目標内部状態決定手段１０８とに出力する。
【００３９】
出力誤差計算部１０７は、目標出力生成手段１０１からの出力の目標値と出力計測手段１０３からの出力の計測値とから出力誤差を計算し、計算結果を出力誤差補償手段１０６に出力する。
【００４０】
出力誤差補償手段１０６は、異常診断手段１０４からの入力がないときは、出力誤差計算部１０７から出力誤差補償手段１０６に入力された出力誤差を小さくするように補正した出力を出力誤差修正出力として内部状態誤差計算部１０９に出力して、出力計測手段１０３により計測される計測値を、目標出力生成手段１０１からの出力の目標値に追従させるように制御を行う。異常診断手段１０４からの入力があるときは、出力誤差補償手段１０６は何も出力しない。すなわち、出力誤差補償手段１０６は内部状態誤差計算部１０９に向けて０を出力誤差修正出力として出力する。
【００４１】
目標内部状態決定手段１０８は、目標出力生成手段１０１の出力の目標値が入力され、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の内部状態の目標値を決定して、内部状態誤差計算部１０９に出力する。
【００４２】
内部状態誤差計算部１０９は、出力誤差補償手段１０６からの出力と、目標内部状態決定手段１０８からの出力（内部状態の目標値）と、内部状態計測手段１１２からの出力とから、内部状態誤差を計算し、内部状態誤差補償手段１１１に出力する。
【００４３】
内部状態誤差補償手段１１１は、内部状態誤差計算部１０９から入力された内部状態誤差を小さくなるように補正した値を内部状態誤差修正出力として駆動装置１０２に出力して、内部状態計測手段１１２により計測される計測値を、出力誤差補償手段１０６からの出力と目標内部状態決定手段１０８からの出力を加算した値に追従させるように制御を行う。
【００４４】
駆動装置１０２は、内部状態誤差補償手段１１１の出力に基づき、弾性体アクチュエータ駆動機構１０を駆動するものであって、具体的には、後述する図３の、５ポート流量制御電磁弁１８などを含む空気圧供給系を指す。
【００４５】
異常診断手段１０４は、出力計測手段１０３の出力と、内部状態計測手段１１２の出力と、目標出力生成手段１０１の出力とから、出力計測手段１０３に異常が起きているかどうか診断する。異常診断手段１０４が、出力計測手段１０３に異常が起きていると診断したときは、異常検知信号を異常診断手段１０４から出力誤差補償手段１０６に出力する。異常診断手段１０４が、出力計測手段１０３に異常が起きていないと診断したときは、異常診断手段１０４から出力誤差補償手段１０６には、異常検知信号を出力しない。
【００４６】
以上の原理に基づく制御プログラムの実際の動作ステップについて、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００４７】
ステップＳ１０１では、出力計測手段１０３により計測された、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の出力の計測値が上記制御装置２１に取り込まれる。
【００４８】
次いで、ステップＳ１０２では、内部状態計測手段１１２により計測された、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の内部状態の計測値が上記制御装置２１に取り込まれる。
【００４９】
次いで、ステップＳ１０３では、目標出力生成手段１０１内に予め記憶されていた弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作プログラムに基づき、目標出力生成手段１０１は弾性体アクチュエータ駆動機構１０の出力の目標値を計算する。
【００５０】
次いで、ステップＳ１０４では、目標出力生成手段１０１で計算された出力の目標値と、出力計測手段１０３で計測された現在の出力の計測値との差である出力誤差が出力誤差計算部１０７により計算される。
【００５１】
次いで、ステップＳ１０５では、目標出力生成手段１０１からの出力の目標値に基づき、目標内部状態決定手段１０８が内部状態の目標値を算出する。
【００５２】
次いで、ステップＳ１０６では、目標出力生成手段１０１の出力である出力の目標値と、出力計測手段１０３の出力である出力の計測値と、内部状態計測手段１１２の出力である内部状態の計測値とに基づき、異常診断手段１０４は、出力計測手段１０３が正常に動作しているかどうかを判断する。出力計測手段１０３が正常に動作していると異常診断手段１０４で判断されたときは、ステップＳ１０７〜Ｓ１１０を行う。一方、異常診断手段１０４は、出力計測手段１０３が正常に動作していない（言い換えれば、異常である）と判断したときは、ステップＳ１１１、Ｓ１０８〜Ｓ１１０を行い、出力誤差補償手段１０６に異常信号を出力する。
【００５３】
以下、ステップＳ１０６において、出力計測手段１０３が正常に動作していると異常診断手段１０４で判断されたときについて説明する。
【００５４】
ステップＳ１０６に次いで、ステップＳ１０７では、出力誤差計算部１０７で計算された出力誤差から、出力誤差修正出力が出力誤差補償手段１０６により計算される。
【００５５】
次いで、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で出力誤差補償手段１０６により計算された出力誤差補正出力とステップＳ１０３で目標内部状態決定手段１０８により算出された内部状態の目標値とを加算した値から、ステップＳ１０２で計測された内部状態の計測値を減算して、内部状態誤差を内部状態誤差計算部１０９で計算する。
【００５６】
次いで、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で内部状態誤差計算部１０９により計算された内部状態誤差に基づき内部状態誤差補償手段１１１により内部状態誤差修正出力が計算される。
【００５７】
次いで、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で内部状態誤差補償手段１１１により計算された内部状態誤差修正出力が、内部状態誤差補償手段１１１から駆動装置１０２に与えられ、駆動装置１０２により弾性体アクチュエータ駆動機構１０が駆動される。
【００５８】
以上のステップＳ１０１〜ステップＳ１１０が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御が実現する。
【００５９】
一方、ステップＳ１０６において出力計測手段１０３が正常に動作していないと異常診断手段１０４で判断されたときについて、以下に説明する。
【００６０】
ステップＳ１０６に次いで、ステップＳ１１１では、出力誤差補償手段１０６は、出力誤差に関わらず、出力誤差修正出力を０として出力する。
【００６１】
次いで、ステップＳ１０８では、ステップＳ１１１で出力誤差補償手段１０６により出力された出力誤差補正出力（＝０）とステップＳ１０３で目標内部状態決定手段１０８により算出された内部状態の目標値とを加算した値から、ステップＳ１０２で計測された内部状態の計測値を減算して、内部状態誤差を内部状態誤差計算部１０９で計算する。
【００６２】
次いで、ステップＳ１０９では、ステップＳ１０８で内部状態誤差計算部１０９により計算された内部状態誤差に基づき内部状態誤差補償手段１１１により内部状態誤差修正出力が計算される。
【００６３】
次いで、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で内部状態誤差補償手段１１１により計算された内部状態誤差修正出力が、内部状態誤差補償手段１１１から駆動装置１０２に与えられ、駆動装置１０２により弾性体アクチュエータ駆動機構１０が駆動される。
【００６４】
以上のステップＳ１０１〜ステップＳ１１０が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御が実現する。
【００６５】
次に、第１実施形態の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御装置２１の具体的な構成の一例について説明を行う。
【００６６】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる弾性体アクチュエータ駆動機構１０の構成を示す図である。弾性体アクチュエータ駆動機構１０は、２自由度のロボットアームであって、直交するｘ軸とｙ軸とを含むｘｙ平面内で正逆回転する第１関節軸６−１と、同じくｘｙ平面内で正逆回転する第２関節軸６−２とを備えて構成されている。図１において、１−１ａ、１−１ｂ、１−２ａ、１−２ｂ（これらは個別の弾性膨張収縮構造体（弾性体アクチュエータの一例）に対する参照符号であり、代表的に弾性膨張収縮構造体を指し示すときには参照符号１で示す。）は弾性膨張収縮構造体である。第１関節軸６−１と第２関節軸６−２とは、それぞれ、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の第１関節６と第２関節６との回転軸である。
【００６７】
弾性膨張収縮構造体１は、図２に示すように、ゴム材料で構成され駆動部として機能する、管状の中空弾性体２の外表面に、材料的には伸びにくい樹脂又は金属の繊維コードで網目状に編んだ変形方向規制部材３が配設される。変形方向規制部材３は、管状弾性体２の膨張による半径方向の変形が、半径方向と直交する軸方向の長さの収縮に変換される一方、管状弾性体２の収縮による半径方向の変形が、軸方向の長さの膨張に変換されるように構成される。管状弾性体２の両端部は、封止部材４でそれぞれ気密封止する。一方の端部の封止部材４に備えられた管状の流体通過部材５は、内部に圧縮性流体が通過する流体の流路を有し、流体通過部材５を通して中空弾性体２の中空内部に対して流体の注入あるいは注出が可能となる。流体通過部材５を通じて空気等の圧縮性流体が、中空の管状弾性体２に供給される。
【００６８】
供給された圧縮性流体により内圧を管状弾性体２の内部空間に与えると、管状弾性体２が主に半径方向に膨張しようとする。しかしながら、変形方向規制部材３の作用により、管状弾性体２の中心軸方向の運動に変換され、全長が収縮するため、直動駆動の弾性体アクチュエータ１００として利用可能である。
【００６９】
弾性体アクチュエータ駆動機構１０は、１組の弾性膨張収縮構造体１を関節軸６−１又は６−２を支点に対向するように配設する。１組の弾性膨張収縮構造体１のうちのどちらか一方の弾性膨張収縮構造体１が収縮し、他方の弾性膨張収縮構造体１が伸張する。そして、支点(関節軸６−１又は６−２)を介して力が作用して、関節軸６−１又は６−２の軸が回転する拮抗型駆動構造とすることにより、関節軸６−１又は６−２での正逆回転運動を実現することができる。具体的には、弾性膨張収縮構造体１−１ａと弾性膨張収縮構造体１−１ｂとの拮抗駆動により第１関節軸６−１は、正逆回転駆動する。弾性膨張収縮構造体１−２ａと弾性膨張収縮構造体１−２ｂとの拮抗駆動により第２関節軸６−２は、正逆回転駆動する。
【００７０】
下端が固定床３０１に固定された棒状の支持部材３０３の上端には、第１関節軸６−１と同心に円板型支持体３０２が回転自在に支持されている。支持部材３０３の下端部の固定床３０１側には、支持部材３０３の長手方向と直交して延びる棒状の支持体３０７が固定されている。円板型支持体３０２と支持体３０７との間には、弾性膨張収縮構造体１−１ａ及び１−１ｂのそれぞれの端部が回転自在に連結されている。よって、弾性膨張収縮構造体１−１ａ及び１−１ｂの拮抗駆動により、第１関節軸６−１の支持軸３１４の軸回りにｘｙ面内で円板型支持体３０２が正逆回転する。この結果、円板型支持体３０２に連結された弾性体アクチュエータ駆動機構１０の前腕３１１と棒状の駆動軸３１３とを一体的に正逆回転できる。
【００７１】
前腕３１１の棒状の支持部材３０８は、円板型支持体３０２に基端が固定されて、円板型支持体３０２と一体的に回転可能となっている。
【００７２】
また、支持部材３０８の先端側には、支持部材３０８の長手方向に直交して延びるように固定された棒状の支持体３１０の中心が第２関節軸６−２の軸芯回りに回転可能に連結されている。支持部材３０８の円板型支持体３０２と先端側の支持体３１０との間には、弾性膨張収縮構造体１−２ａ及び１−２ｂのそれぞれの端部が回転自在に連結されている。よって、弾性膨張収縮構造体１−２ａ及び１−２ｂの拮抗駆動により、第２関節軸６−２の支持軸３１５の軸回りにｘｙ面内で、支持体３１０が正逆回転する。この結果、支持体３１０に連結された弾性体アクチュエータ１００の駆動機構１０の駆動部材３１３を相対的に正逆回転させることができる。
【００７３】
圧力センサ９−１ａ，９−１ｂは、弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂのそれぞれの内部状態（一例として、内部圧力）を計測する内部状態計測手段１１２の一例である。圧力センサ９−１ａ，９−１ｂは、弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂのそれぞれの流体通過部材５（流体注入出口）に配設され、それぞれの弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂ内の圧力を計測する。同じく、弾性膨張収縮構造体１−２ａ、１−２ｂにも内部状態計測手段１０７の一例である圧力センサ９−２ａ，９−２ｂ（図１１参照）が配設されている。
【００７４】
弾性膨張収縮構造体１−１ａ及び１−１ｂと、弾性膨張収縮構造体１−２ａ及び１−２ｂとには、後述するように、流量比例電磁弁１８がそれぞれ接続されている。全ての流量比例電磁弁１８は、制御部の一例としての一般的なパーソナルコンピュータにより構成された制御コンピュータ１９に接続されている。制御コンピュータ１９は、流量比例電磁弁１８を介して、弾性膨張収縮構造体１−１ａ及び１−１ｂと、弾性膨張収縮構造体１−２ａ及び１−２ｂとのそれぞれの収縮及び伸張動作をそれぞれ独立して制御する。また、各関節軸６−１，６−２には出力計測手段の一例である変位計測手段（本第１実施形態では一例としてのエンコーダ８）が配設されており、各エンコーダ８により各関節軸６−１，６−２の関節角度が測定可能である。各弾性膨張収縮構造体１には内部状態計測手段の一例である圧力計測手段（本第１実施形態では一例として圧力センサ９（９−１ａ，９−１ｂ，９−２ａ，９−２ｂ））が配設され、圧力センサ９により各弾性膨張収縮構造体１の内部圧力が測定可能となっている。
【００７５】
以上のような構造とすれば、多自由度を生かし、例えば駆動軸３１３の代わりに、物体を把持可能なハンドを取り付ければ、物体の把持及び運搬など、弾性体アクチュエータ駆動機構１０として基本的な機能を実現することができる。ハンドを取り付けた弾性体アクチュエータ駆動機構１０の例を図２０に示す。ハンド３１には開閉用のモータ３２が取り付けられており、このモータ３２を動作させることでハンド３１を閉じて運搬物体３２を把持することができる。このハンド３１の位置及び姿勢を、以下では手先位置及び姿勢として説明する。
【００７６】
図３は、本発明の第１実施形態にかかる弾性体アクチュエータ駆動機構１０を駆動するための空気圧供給系の構成を示す図である。
【００７７】
図３では弾性体アクチュエータの駆動機構１０の第２関節軸６−２を正逆回転駆動する部分のみを記し、他の部分は省略している。弾性体アクチュエータの駆動機構１０の第１関節軸６−１を正逆回転駆動する部分も同様な構造であり、同様に作用する。
【００７８】
図３において、１６は例えばコンプレッサー等の空気圧源、１７は空気圧源１６の空気圧フィルタ１７ａ、空気圧減圧弁１７ｂ、及び空気圧用ルブリケータ１７ｃが１組になった空気圧調整ユニットである。流量比例電磁弁の一例としての５ポート流量制御電磁弁１８は、電磁石の力でスプール弁などを駆動することで流量を制御する。制御コンピュータ１９は、Ｄ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を搭載し、５ポート流量制御電磁弁１８に電圧指令値を出力することにより、それぞれの流体通過部材５を流れる各空気の流量を独立して制御可能とする。
【００７９】
次に、図３に示す空気圧供給系の動作について説明する。空気圧源１６により生成された高圧空気は、空気圧調整ユニット１７により減圧され、例えば６００［ｋＰａ］といった一定圧力に調整され、５ポート流量制御電磁弁１８に供給される。５ポート流量制御電磁弁１８の開度は、制御コンピュータ１９より入出力ＩＦ２０を介して出力される電圧指令値に比例して制御される。制御コンピュータ１９から５ポート流量制御電磁弁１８に正の電圧指令値が入力された場合には、空気圧回路記号のＡで示した状態になる。そして、空気圧源１６側から弾性膨張収縮構造体１−２ａ側への流路が開通し、電圧指令値の絶対値に比例した流量の空気が弾性膨張収縮構造体１−２ａ側に供給される。また、弾性膨張収縮構造体１−２ｂ側は、大気圧側への流路が開通し、電圧指令値の絶対値に比例した流量の空気流が弾性膨張収縮構造体１−２ｂ側から大気中へ排気される。
【００８０】
したがって、図２に示すように、弾性膨張収縮構造体１−２ａの全長が縮み、弾性膨張収縮構造体１−２ｂの全長が伸びることにより、電圧指令値の絶対値に比例した速度で第２関節軸６−２は右回転運動を行う。一方、制御コンピュータ１９から５ポート流量制御電磁弁１８に負の電圧指令値が入力された場合には、空気圧回路記号のＢで示した状態になる。そして、弾性膨張収縮構造体１−２ａ，１−２ｂの動作は逆となり（すなわち、弾性膨張収縮構造体１−２ａの全長が伸び、弾性膨張収縮構造体１−２ｂの全長が縮むことにより）、第２関節軸６−２は左回転運動を行う。
【００８１】
すなわち、５ポート流量制御電磁弁１８から弾性膨張収縮構造体１側に供給された空気流は、流体通過部材５により封止部材４を通過し、管状弾性体２の内部に到達し、管状弾性体２の内圧を発生させる。管状弾性体２は、発生した内圧により膨張するが、変形方向規制部材３の網目状に組まれた繊維コードの拘束作用（規制作用）により、膨張による半径方向の変形が規制されて軸方向の長さの収縮に変換され、図３の上側（図２の下側）に示すように弾性膨張収縮構造体１の全長が短くなる。一方、５ポート流量制御電磁弁１８から空気を大気中に排気し、管状弾性体２の内圧を減ずれば、管状弾性体２の弾性力により復元して膨張が解消されて、弾性膨張収縮構造体１の全長は図３の下側（図２の上側）に示すように伸張する。
【００８２】
この結果、図２において、右端で固定されていると考えると、上記伸縮により、管状弾性体２の左端では距離ｄの差があることになる。したがって、第１実施形態における弾性膨張収縮構造体１は、空気圧を供給制御することにより、直動変位のアクチュエータとして機能させることが可能である。伸張及び短縮量は弾性膨張収縮構造体１の内圧に概ね比例するので、制御コンピュータ１９で５ポート流量制御電磁弁１８を制御して弾性膨張収縮構造体１に供給される空気流量を制御すれば、弾性膨張収縮構造体１の全長を制御できる。
【００８３】
図１に示す弾性体アクチュエータ駆動機構１０では、弾性膨張収縮構造体１−１ａと１−１ｂによる拮抗駆動、及び、弾性膨張収縮構造体１−２ａと１−２ｂによる拮抗駆動のために、拮抗する一対の弾性膨張収縮構造体１のそれぞれに対して５ポート流量制御電磁弁１８が配設されて、図３と同様の空気圧供給系が構成されている。そして、制御コンピュータ１９よりＤ／Ａボード２０を介してそれぞれの５ポート流量制御電磁弁１８に出力される電圧指令値により、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の全ての関節軸６−１，６−２が同時に独立して正逆回転駆動できる。
【００８４】
図６は、本発明の第１実施形態にかかる弾性体アクチュエータ駆動機構１０とその制御装置２１−１などの具体的な構成を示す図であり、上記制御装置２１−１は、例えば、上記制御コンピュータ１９内に備えられており、目標軌道生成手段１１と、目標圧力差計算手段１４と、角度誤差補償手段１２と、圧力差計算手段１３と、圧力差誤差補償手段１５と、出力誤差計算部１０７と、内部状態誤差計算部１０９と、エンコーダ故障診断手段２３と、駆動装置１０２と、を備えて構成している。ただし、図６において、１０は弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置２１−１の制御対象である図１に示す弾性体アクチュエータ駆動機構である。弾性体アクチュエータ駆動機構１０からは、それぞれの関節軸６−１，６−２のエンコーダ８により計測される計測値の一例としての関節角の現在値（関節角度ベクトル）ｑ＝［ｑ１，ｑ２］Ｔと、それぞれの弾性膨張収縮構造体１の圧力センサ９により計測される内部状態計測値の一例としての弾性膨張収縮構造体１の内圧Ｐ＝［Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ］Ｔとが出力される。ただし、ｑ１，ｑ２は、それぞれ、エンコーダ８で計測された第１関節軸６−１、第２関節軸６−２の関節角度である。また、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂはそれぞれ、圧力センサ９（９−１ａ，９−１ｂ，９−２ａ，９−２ｂ）で計測された弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂ、１−２ａ、１−２ｂの内圧である。
【００８５】
圧力差計算手段１３は、圧力センサ９により計測された内圧Ｐ（計測値Ｐ）が入力され、圧力センサ９の計測値Ｐより圧力差ΔＰ＝［ΔＰ１，ΔＰ２］Ｔ＝［Ｐ１ａ−Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ−Ｐ２ｂ］Ｔが計算されて、内部状態誤差計算部１０９とエンコーダ故障診断手段（エンコーダ故障判断手段）２３とに出力される。
【００８６】
目標軌道生成手段１１は、目標とする弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作を実現するための目標関節角度ベクトルｑｄを出力誤差計算部１０７とエンコーダ故障診断手段２３と目標圧力差計算手段１４とに出力する。目標とする弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作は、目的とする作業に応じて、事前に、それぞれの時間（ｔ＝０、ｔ＝ｔ１、ｔ＝ｔ２、・・・）でのポイントごとの目標角度ベクトルｑｄｔ＝［ｑｄｔ１，ｑｄｔ２］Ｔ（ｑｄ０、ｑｄ１、ｑｄ２、・・・）が記録されている。例えば、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作プログラムとして、そのような目標角度ベクトルが記録されている。そして、目標軌道生成手段１１は、それぞれの時間（ｔ＝０、ｔ＝ｔ１、ｔ＝ｔ２、・・・）でのポイントごとの角度（ｑｄ０、ｑｄ１、ｑｄ２、・・・）の情報を基に多項式補間を使用し、各ポイント間の軌道を補完し、目標関節角度ベクトルｑｄ＝［ｑｄ１，ｑｄ２］Ｔを生成する。
【００８７】
出力誤差計算部１０７は、目標軌道生成手段１１から出力された目標関節角度ベクトルｑｄとエンコーダ８の出力ｑとが入力され、角度誤差ベクトルｑｅ＝ｑｄ−ｑを計算し、出力誤差の一例として角度誤差ベクトルｑｅを出力する。
【００８８】
出力誤差補償手段１０６の一例である角度誤差補償手段１２は、出力誤差計算部１０７により出力される角度誤差ベクトルｑｅが入力され、制御指令値の一例として角度誤差修正指令値ΔＰｑｅが内部状態誤差計算部１０９に出力される。エンコーダ故障時には、エンコーダ故障診断手段２３の異常信号が角度誤差補償手段１２に入力される。
【００８９】
目標内部状態決定手段１０８の一例である目標圧力差計算手段１４は、目標軌道生成手段１１から出力された目標関節角度ベクトルｑｄが入力され、目標関節角度ベクトルｑｄより目標圧力差（圧力差の目標値）ΔＰｄ＝［ΔＰ１ｄ，ΔＰ２ｄ］Ｔが算出され、目標内部状態誤差計算部１０９に出力される。ただし、ΔＰ１ｄ，ΔＰ２ｄはそれぞれ、弾性膨張収縮構造体１−１ａと１−１ｂの圧力差の目標値、及び、弾性膨張収縮構造体１−２ａと１−２ｂの圧力差の目標値である。
【００９０】
ここで、図７は目標圧力差計算手段１４に予め記憶されている方程式の一例を示す図である。目標圧力差計算手段１４は、図７に示す方程式を内部に持ち、この方程式を使用して、入力された目標関節角度ベクトルｑｄから目標圧力差ΔＰｄを算出する。例えば、目標関節角度ベクトルｑｄがｑｄ＝［０，−１０］Ｔのとき、目標圧力差ΔＰｄはΔＰｄ＝［０，２００］Ｔとなる。
【００９１】
図６に戻って、内部状態誤差計算部１０９は、目標圧力差計算手段１４から出力される目標圧力差ΔＰｄと、角度誤差補償手段１２から出力される角度誤差修正指令値ΔＰｑｅとを加算し、加算された値から、圧力差計算手段１３から出力される圧力差ΔＰを減算して、圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出し、算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを圧力差誤差補償手段１５に出力する。
【００９２】
内部状態誤差補償手段１１１の一例である圧力差誤差補償手段１５は、内部状態誤差計算部１０９から圧力差誤差ΔＰｅが入力され、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅを算出し、算出した圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅを弾性体アクチュエータ駆動機構１０の駆動装置１０２に出力する。圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅは、Ｄ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を介して駆動装置１０２の一例としての空気圧供給系の５ポート流量制御電磁弁１８に電圧指令値として与えられ、各関節軸６−１，６−２がそれぞれ独立して正逆回転駆動されて弾性体アクチュエータ駆動機構１０が動作する。
【００９３】
異常診断手段１０４の一例であるエンコーダ故障診断手段（エンコーダ異常診断手段）２３は、エンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑと目標軌道生成手段１１の出力（目標関節角度ベクトル）ｑｄと圧力差計算手段１３からの出力（圧力差）ΔＰとから、エンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）が正常かどうかを診断する。診断した結果、エンコーダ故障診断手段２３が正常でない、すなわち、異常であると判断した場合には、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２に異常通知信号を出力する。一方、診断した結果、エンコーダ故障診断手段２３が正常であると判断した場合には、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２に異常通知信号は出力しない。又は、正常であると判断した場合には、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２に正常通知信号を出力する。
【００９４】
エンコーダ故障診断手段２３の正常かどうかの判断の例として、次のような手法を用いる。例えば、関節軸６の設計可動角度に対して、エンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑが一定以上超えた場合、エンコーダ８は異常である、とエンコーダ故障診断手段２３で判断する。また、例えば、関節軸６の設計可動な角度範囲が±６０度であった場合、エンコーダ８の出力ｑの絶対値が６０度を超える値をとった場合は、エンコーダ８が異常である(例えば、故障している)、とエンコーダ故障診断手段２３で判断する。また、例えば、関節軸６の回転速度には到達可能速度があるため、エンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑが所定時間内に一定以上変動した場合は、エンコーダ８が異常である(例えば、故障している）、とエンコーダ故障診断手段２３で判断する。また、異常の別の例として、エンコーダ８が故障して動作しない場合を検出するために、目標関節角度ベクトルｑｄが変動しているのに対応して圧力差計算手段１３からの出力（圧力差）ΔＰが変動しているにもかかわらず、エンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑの変動が無い場合には、エンコーダ８が異常である、とエンコーダ故障診断手段２３で判断する。異常であるとの診断は、上記の条件が１つでも満たされれば、エンコーダ８は異常である、とエンコーダ故障診断手段２３で判断する。言い換えれば、弾性体アクチュエータ１００の出力の計測値が予め定められた範囲外となる場合、又は、弾性体アクチュエータ１００の出力の計測値と内部状態計測手段の一例である圧力センサ９で計測された弾性体アクチュエータ１００の内部状態（圧力Ｐ）の計測値との対応関係が予め定められた関係情報から外れる場合には、異常であると判断し、逆に、それ以外の場合には異常ではない（正常である）と判断する。この出願では、「故障」は、「異常」の一態様として取り扱っている。
【００９５】
出力誤差補償手段１０６の一例である角度誤差補償手段１２は、エンコーダ故障診断手段２３からエンコーダ８の異常信号が入力された場合は、出力誤差計算部１０７により出力される角度誤差ベクトルｑｅの値に関わらず、角度誤差修正指令値ΔＰｑｅを出力しない（言い換えれば、ΔＰｑｅ＝０とする。）。
【００９６】
駆動装置１０２の一例である空気圧供給系のＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０及び５ポート流量制御電磁弁１８は、圧力誤差補償手段１５の出力である角度誤差修正指令値ＶΔｐｅに基づいて関節６を駆動する。
【００９７】
以上の原理に基づく制御プログラムの実際の動作ステップについて、図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００９８】
ステップＳ１では、エンコーダ８により計測された関節６の関節角度ｑが上記制御装置２１−１に取り込まれる。
【００９９】
次いで、ステップＳ２では、圧力センサ９により計測された各アクチュエータ１００の内部圧力値Ｐが上記制御装置２１−１に取り込まれ、拮抗駆動されるそれぞれ２本のアクチュエータ１００，１００の内部圧力間の現在の圧力差ΔＰが圧力差計算手段１３により計算される。
【０１００】
次いで、ステップＳ３では、目標軌道生成手段１１内に予め記憶されていた弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作プログラムに基づき、目標軌道生成手段１１は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の目標関節角度ベクトルｑｄを計算する。
【０１０１】
次いで、ステップＳ４では、目標軌道生成手段１１から出力された目標関節角度ベクトルｑｄとエンコーダ８からの出力である現在の関節角度ｑとの差である角度誤差ベクトルｑｅが出力誤差計算部１０７により計算される。
【０１０２】
次いで、ステップＳ５では、目標圧力差計算手段１４により、目標軌道生成手段１１から出力された目標関節角度ベクトルｑｄから目標圧力差ΔＰｄを算出する。
【０１０３】
次いで、ステップＳ６では、目標軌道生成手段１１の出力（目標関節角度ベクトル）ｑｄ及びエンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑ及び圧力差計算手段１３からの出力ΔＰに基づき、エンコーダ故障診断手段２３によりエンコーダ８が正常かどうか判断される。エンコーダ８が正常ではないとエンコーダ故障診断手段２３で判断した場合、異常通知信号をエンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２に出力する。エンコーダ８が正常であるとエンコーダ故障診断手段２３で判断した場合、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２には、異常通知信号は出力しない。
【０１０４】
以下では、ステップＳ６においてエンコーダ８が正常であるとエンコーダ故障診断手段２３で判断された場合について述べる。
【０１０５】
ステップＳ６に次いで、ステップＳ７では、出力誤差計算部１０７により計算された角度誤差ベクトルｑｅに基づき、角度誤差修正指令値ΔＰｑｅが角度誤差補償手段１２により計算される。角度誤差補償手段１２としては、例えば、ＰＩＤ補償器が考えられる。
【０１０６】
次いで、ステップＳ８では、角度誤差補償手段１２からの角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ及び目標圧力差計算手段１４からの目標圧力差ΔＰｄ及び圧力差計算手段１３からの圧力差ΔＰに基づき、内部状態誤差計算部１０９で圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出する。そして、内部状態誤差計算部１０９で算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅに基づき、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５において計算される。そして、圧力差誤差補償手段１５からＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を通じ、電圧指令値として、それぞれの流量制御電磁弁１８に与えられ、それぞれの流量制御電磁弁１８がそれぞれのアクチュエータ１００内の圧力を変化させることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０のそれぞれの関節６の回転運動がそれぞれ発生する。
【０１０７】
以上のステップＳ１〜ステップＳ８が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、エンコーダ８が正常に動作している場合の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作の制御が実現する。
【０１０８】
以下では、ステップＳ６においてエンコーダ８が正常ではない（言い換えれば、異常である）とエンコーダ故障診断手段２３で判断された場合について述べる。
【０１０９】
ステップＳ６に次いで、ステップＳ１０では、エンコーダ故障診断手段２３からの異常通知信号に基づき、角度誤差補償手段１２より角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ＝０が出力される。
【０１１０】
次いで、ステップＳ８では、角度誤差補償手段１２からの角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ＝０なので、目標圧力差計算手段１４からの目標圧力差ΔＰｄ及び圧力差計算手段１３からの圧力差ΔＰに基づき、内部状態誤差計算部１０９で圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出する。そして、内部状態誤差計算部１０９で算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅに基づき、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５において計算される。そして、圧力差誤差補償手段１５からＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を通じ、電圧指令値として、それぞれの流量制御電磁弁１８に与えられ、それぞれの流量制御電磁弁１８がそれぞれのアクチュエータ１００内の圧力を変化させることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０のそれぞれの関節６の回転運動がそれぞれ発生する。
【０１１１】
以上のステップＳ１〜ステップＳ６及びステップＳ１０及びステップＳ８が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、エンコーダ８が正常に動作していない場合の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作の制御が実現する。
【０１１２】
以下、エンコーダ故障時に弾性体アクチュエータ駆動機構１０が動作可能である動作原理について説明する。
【０１１３】
図７は、図１に示す弾性体アクチュエータ１００の圧力差ΔＰと関節軸の関節角度との関係を示した一例の図であって、方程式の一例として目標圧力差計算手段１４に予め記憶されている。図７に示した関係を利用した目標圧力差計算手段１４の出力と圧力差誤差補償手段１５の出力を、出力のフィードバック制御である角度誤差補償手段１２の出力に追加することで、出力のフィードバック制御のみの場合と比べ、応答性を改善することが可能である。
【０１１４】
このように目標圧力差計算手段１４と圧力差誤差補償手段１５とを正常時は制御系の応答性を改善するために利用しているが、同時に、図７に示した圧力差ΔＰｄと関節角度の関係を利用することで、目標関節角度ベクトルｑｄが決まればそれを実現するための目標圧力差ΔＰｄが決まるため、エンコーダ８の故障時には、角度誤差補償手段１２によるフィードバック制御の効果が無くても、ある程度の位置決めが可能となる。
【０１１５】
以上のように、上記第１実施形態の上記制御装置２１−１は、圧力センサ９及び目標圧力差計算手段１４及び圧力差誤差補償手段１５を備え、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の内部状態をフィードバックする内部圧力制御系を構成する。さらにエンコーダ故障診断手段２３を配設して、エンコーダ８が正常かどうかを診断し、エンコーダ８が正常ではないと診断したときには角度誤差補償手段１２の出力を停止し、目標圧力差計算手段１４及び圧力差誤差補償手段１５によるエンコーダ故障時指令値（エンコーダ異常時指令値、すなわち、異常通知信号）に基づき駆動装置１０２を駆動する制御系を上記制御装置２１−１で構成することにより、教示データを予め用意したり、代替信号を演算できるセンサを備えたりすることなく、エンコーダ８が故障した場合にも、即座に動作停止せず、動作継続可能な、安全な弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御が可能となる。エンコーダ８が故障した場合にも即座に動作停止せず動作継続可能な安全な弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御が可能となることにより、図２０に示すような物体搬送を行う駆動機構においてより効果を発揮することが可能となる。搬送物体３０を搬送する場合において、搬送物体３０を把持している状態においてエンコーダ８が故障した場合、即座に動作停止してしまうと搬送物体３０はハンド３１に把持されたまま空中で停止してしまう場合がある。しかし、上記第１実施形態の上記制御装置２１−１によれば、位置制御精度は高くないものの、ある程度の位置決めができ動作継続可能であるため、少なくとも搬送中の物体（例えば重い荷物又は人）を空中から所定の場所付近（例えば地面又は床）に設置するところまで動作することができる。これにより、物体搬送を行う駆動機構において、より安全な制御が可能となる。
【０１１６】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態にかかる弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御装置２１−２の具体的な構成を示す図であり、上記制御装置２１−２は、例えば、上記制御コンピュータ１９内に備えられており、目標軌道生成手段１１と、目標圧力差計算手段１４と、角度誤差補償手段１２と、圧力差計算手段１３と、圧力差誤差補償手段１５と、出力誤差計算部１０７と、内部状態誤差計算部１０９と、エンコーダ故障診断手段２３と、出力異常時目標圧力差計算手段２４と、目標内部状態加算部１１０と、駆動装置１０２と、を備えて構成している。
【０１１７】
第一の目標内部状態決定手段の一例である目標圧力差計算手段１４は、目標関節角度ベクトルｑｄとエンコーダ故障診断手段２３からの異常通知信号が入力される。エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が無いときは、目標関節角度ベクトルｑｄより目標圧力差（圧力差の目標値）ΔＰｄ＝［ΔＰ１ｄ，ΔＰ２ｄ］Ｔが算出され、目標内部状態加算部１１０に向けて出力される。ただし、ΔＰ１ｄ，ΔＰ２ｄはそれぞれ、弾性膨張収縮構造体１−１ａと１−１ｂの、弾性膨張収縮構造体１−２ａと１−２ｂの圧力差の目標値である。エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が有るときは、目標関節角度ベクトルｑｄの値に関わらず目標圧力差ΔＰｄを出力しない。（ΔＰｄ＝０とする。）
第２の目標内部状態決定手段（異常時目標内部状態決定手段）の一例である、出力異常時目標圧力差計算手段２４は、目標軌道生成手段１１からの目標関節角度ベクトルｑｄとエンコーダ故障診断手段２３からの異常通知信号とが入力されて、目標圧力差ΔＰを算出して出力する。よって、上記目標圧力差計算手段１４は、正常時目標圧力差計算手段（正常時目標内部状態決定手段の一例）として機能する。
【０１１８】
エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が出力異常時目標圧力差計算手段２４にないときは、出力異常時目標圧力差計算手段２４は目標圧力差ΔＰを出力しない（ΔＰ＝０とする。）。エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が出力異常時目標圧力差計算手段２４に有るときは、出力異常時目標圧力差計算手段２４は、目標関節角度ベクトルｑｄより目標圧力差（圧力差の目標値）ΔＰｄ＝［ΔＰ１ｄ，ΔＰ２ｄ］Ｔが算出され、目標内部状態加算部１１０に向けて出力される。
【０１１９】
ここで、図１０は、出力異常時目標圧力差計算手段（出力目標圧力差計算手段）２４の一例を示した、より詳細な図であり、出力異常時目標圧力差計算手段２４は、負荷情報出力手段２５と静力学モデル計算手段２６と弾性体アクチュエータモデル計算手段２７とで構成されている。
【０１２０】
負荷情報出力手段２５は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の駆動部材３１３に係る負荷情報を静力学モデル計算手段２６に出力する。例えば、駆動部材３１３の先端に物体を取り付けた場合の物体の重量などが負荷情報に相当する。駆動部材３１３の先端に物体の一例として搬送物体３０を取り付けた場合（例えば、搬送物体３０を駆動部材３１３の先端のハンドなどで把持した場合）の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の先端部を図１１に示す。図１１に示す例では、搬送物体３０の重量が負荷である。
【０１２１】
静力学モデル計算手段２６は、負荷情報出力手段２５の出力である負荷情報及び目標軌道生成手段１１の出力である目標関節角度ベクトルｑｄが入力され、各弾性膨張収縮構造体１に求められる力出力ベクトルＦ＝［Ｆ１ａ−Ｆ１ｂ，Ｆ２ａ−Ｆ２ｂ］Ｔと各弾性膨張収縮構造体１に求められる歪量ベクトルε＝［ε１ａ，ε１ｂ，ε２ａ，ε２ｂ］Ｔを弾性体アクチュエータモデル計算手段２７に出力する。ただしＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２ａ，Ｆ２ｂはそれぞれ弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂ、１−２ａ、１−２ｂに求められる力、ε１ａ，ε１ｂ，ε２ａ，ε２ｂはそれぞれ弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂ、１−２ａ、１−２ｂに求められる歪量である。
【０１２２】
弾性体アクチュエータモデル計算手段２７は、静力学モデル計算手段２６の出力である力出力ベクトルＦと歪量ベクトルεと目標軌道生成手段１１の出力である目標関節角度ベクトルｑｄとが入力され、目標圧力差（圧力差の目標値）ΔＰｄｅｍ＝［ΔＰ１ｄｅｍ，ΔＰ２ｄｅｍ］Ｔが算出され、目標内部状態加算部１１０に出力される。
【０１２３】
図１１の例を用いて、出力異常時目標圧力差計算手段２４をより具体的に説明する。重力加速度をｇとし、重力加速度方向を図１１の−ｙ方向とする（図１１の下向きの方向）。ｘ軸を図１１の右方向を正、ｙ軸は図１１の上方向を正、ｚ軸は図１１の紙面を貫通する方向の奥側を正とする。
【０１２４】
負荷情報出力手段２５は、あらかじめ記憶している搬送物体３０の質量ｍから負荷情報ｍｇを算出し、静力学モデル計算手段２６に出力する。
【０１２５】
静力学モデル計算手段２６は、負荷情報出力手段２５から入力された負荷情報ｍｇと目標軌道生成手段１１の出力である目標関節角度ベクトルｑｄとから関節軸６−２の必要トルクを計算する。図１１の例ではｑｄ２＝θであり、ｌは駆動部材３１３の長手方向沿いの搬送物体３０の重心から第２関節軸６−２の回転中心までの長さであり、θは水平軸に対する駆動部材３１３の長手方向の傾斜角度であり、必要トルクτ２は
【０１２６】
【数１】
2011086638.tif 000003
【０１２７】
である。そして、このトルクτ２を発生するのに必要な各弾性膨張収縮構造体１に求められる力は
【０１２８】
【数２】
2011086638.tif 000004
【０１２９】
より
【０１３０】
【数３】
2011086638.tif 000005
【０１３１】
となる。ここで、ｌ２は駆動部材３１３の長手方向と直交する支持体３１０の長手方向沿いにおける、第２関節軸６−２の回転中心と弾性膨張収縮構造体１−２ａ（１−２ｂ）の端部が回転自在に支持体３１０に連結された連結部との距離である（図１２参照）。
【０１３２】
さらに、静力学モデル計算手段２６は、目標関節角度ベクトルｑｄから各弾性膨張収縮構造体１に求められる歪量を計算する。歪量はｑｄ２＝θであることから
【０１３３】
【数４】
2011086638.tif 000006
【０１３４】
となる。ただしε２は第２関節軸６−２が中立の状態での弾性膨張収縮構造体１−２ａ、１−２ｂの歪量、Ｎ２は弾性膨張収縮構造体１−２ａ、１−２ｂの自然長である。
【０１３５】
これらの力Ｆ２ａ−Ｆ２ｂと歪量ε２ａ、ε２ｂを静力学モデル計算手段２６から弾性体アクチュエータモデル計算手段２７に出力する。
【０１３６】
弾性体アクチュエータモデル計算手段２７は、静力学モデル計算手段２６から力出力ベクトルＦと歪量ベクトルεとが入力され、目標圧力差（圧力差の目標値）ΔＰｄｅｍ＝［ΔＰ１ｄ，ΔＰ２ｄ］Ｔを算出して、出力する。
【０１３７】
図１３及び図１４は、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の一例を示す図である。図１３は、各弾性膨張収縮構造体１−２ａ、１−２ｂの歪量と収縮率と圧力との関係を示す図であり、図１４は、５ポート流量制御電磁弁１８を使用した際の５ポート流量制御電磁弁１８の指令電圧と一対の弾性膨張収縮構造体１−２ａ、１−２ｂの圧力とを示す図である。これらの関係から、目標圧力差（圧力差の目標値）ΔＰｄｅｍを弾性体アクチュエータモデル計算手段２７で算出して、出力する。
【０１３８】
弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の実際の動作ステップについて、図１５のフローチャートに基づいて説明する。図１５では、簡略化のため、対になっている弾性膨張収縮構造体１のうちの一方の弾性膨張収縮構造体１を「ａ」と表示し、他方の弾性膨張収縮構造体１を「ｂ」と表示している。
【０１３９】
ステップＳ１１では、静力学モデル計算手段２６から入力された歪量ベクトルεより、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の記憶部にあらかじめ記憶された各弾性膨張収縮構造体１の圧力と収縮力の関係データを、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の記憶部から演算処理部に読み込む。
【０１４０】
次いで、ステップＳ１２では、対になっている弾性膨張収縮構造体１のうちの一方の弾性膨張収縮構造体１の圧力値Ｐａを初期値に設定する。圧力の初期値は、圧力の取り得る範囲の上端の値とする。
【０１４１】
次いで、ステップＳ１３では、ステップＳ１１で記憶部から弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部に読み込んだデータから、ステップＳ１２で決めた圧力値に対応する、一方の弾性膨張収縮構造体１の収縮力Ｆａを演算処理部で読み取る。
【０１４２】
次いで、ステップＳ１４では、図１４に示す弾性膨張収縮構造体１の圧力と５ポート流量制御電磁弁１８の電圧の関係から、ステップ１２で圧力を決定した一方の弾性膨張収縮構造体１と対になる他方の弾性膨張収縮構造体１の圧力値Ｐｂを演算処理部に読み込む。
【０１４３】
次いで、ステップＳ１５では、ステップＳ１１で読み込んだデータからステップＳ１４で決めた圧力値に対応する、他方の弾性膨張収縮構造体１の収縮力Ｆｂを演算処理部で読み取る。
【０１４４】
次いで、ステップＳ１６では、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で、ステップ１３で決定した収縮力Ｆａとステップ１５で決定した収縮力Ｆｂとの差であるＦａ−Ｆｂと入力された力出力ベクトルＦの要素
【０１４５】
【数５】
2011086638.tif 000007
【０１４６】
との差である収縮力誤差Ｆｎ＝（Ｆａ−Ｆｂ）−（Ｆｉａ−Ｆｉｂ）を計算する。ただし、ｎは繰り返し回数（ｎ≧１の整数）を意味する。
【０１４７】
次いで、ステップＳ１７では、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で、収縮力誤差Ｆｎが予め決めておいた閾値δ以下かどうか判定する。収縮力誤差Ｆｎが閾値δ以下のときは、目標の収縮力差を実現できる目標圧力Ｐａ、Ｐｂが探索できたとする。
【０１４８】
以下では、ステップＳ１７において、収縮力誤差Ｆｎが閾値δ以下の場合であると、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で判定されるときについて述べる。
【０１４９】
ステップＳ１７に次いで、ステップＳ１８では、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で、圧力差ΔＰ２ｄｅｍ＝Ｐａ−Ｐｂを算出する。例えば、ΔＰ２ｄｅｍ＝５００−３５０＝１５０ｋＰａと算出される。以上で、圧力差ΔＰ２ｄｅｍの算出が終了する。
【０１５０】
以下では、ステップＳ１７において、収縮力誤差Ｆｎが閾値δよりも大きい場合であると、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で判定されるときについて述べる。
【０１５１】
ステップＳ１７に次いで、ステップ１９では、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で今回の収縮力誤差Ｆｎと前回の収縮力誤差Ｆｎ−１の正負が一致するかどうか判定する。今回と前回の正負が一致しない場合は、前回の圧力値と今回の圧力値との間の圧力値が求める圧力値であることがわかる。ただし、今回が１回目Ｆ１の場合は、前回の収縮力誤差が存在しないため、正負は一致すると扱う。
【０１５２】
以下では、ステップＳ１９において、今回の収縮力誤差Ｆｎと前回の収縮力誤差Ｆｎ−１の正負が一致した場合であると、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で判定されるときについて述べる。
【０１５３】
ステップＳ１９に次いで、ステップＳ２０において、演算処理部で、一方の弾性膨張収縮構造体１の圧力値Ｐａを再設定する。圧力値Ｐａは初期値から徐々に減少させて探索するので、現在の圧力値Ｐａから、設定してある探索幅ΔＰａを減じた値を、次の圧力値Ｐａと設定する。新しい圧力値Ｐａで、ステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３以降のステップで繰り返し探索を行う。
【０１５４】
以下では、ステップＳ１９において、今回の収縮力誤差Ｆｎと前回の収縮力誤差Ｆｎ−１の正負が一致しなかった場合であると、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７の演算処理部で判定されるときについて述べる。正負が一致しなかった場合は、前回の圧力値と今回の圧力値との間に、求めたい圧力値があることがわかるため、探索幅ΔＰａを細かく設定し、再び、前回の圧力値から再探索を演算処理部で行う。
【０１５５】
ステップＳ１９に次いで、ステップＳ２１では、演算処理部で、弾性膨張収縮構造体１の片側の圧力値Ｐａを前回の圧力値に設定し直す。設定の仕方は、圧力値Ｐａに探索幅ΔＰａを加算することで、前回の圧力値に演算処理部で設定できる。
【０１５６】
次いで、ステップＳ２２では、演算処理部で、探索幅ΔＰａを小さく再設定する。探索幅ΔＰａをどのように小さくするかは、例えば最初は５０、次は２０、次は１といったように、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７内に、探索幅ΔＰａの減少幅をあらかじめ記憶してある。
【０１５７】
次いで、ステップＳ２３では、演算処理部で、新しい探索幅ΔＰａを用いて、一方の弾性膨張収縮構造体１の圧力値Ｐａを再設定する。現在の圧力値Ｐａから、ステップＳ２２で再設定した探索幅ΔＰａを減じた値を、次の圧力値Ｐａと演算処理部で設定する。新しい圧力値Ｐａで、ステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３以降のステップで繰り返し探索を行う。
【０１５８】
以上のステップＳ１１〜ステップＳ２３を繰り返し実行することにより、弾性体アクチュエータモデル計算手段２７では、静力学モデル計算手段２６から入力された歪量ベクトル及び力出力ベクトルの値から、弾性膨張収縮構造体１に求められる圧力差の算出が実現する。
【０１５９】
上記圧力差の算出を関節軸６−１、６−２それぞれについて行い、目標圧力差ΔＰｄｅｍ＝［ΔＰ１ｄ，ΔＰ２ｄ］Ｔを弾性体アクチュエータモデル計算手段２７で算出する。弾性体アクチュエータモデル計算手段２７は、算出した目標圧力差ΔＰｄｅｍを目標内部状態加算部１１０に出力する。
【０１６０】
目標内部状態加算部１１０は、目標圧力差計算手段１４からの出力である目標圧力差ΔＰｄと出力異常時目標圧力差計算手段２４からの出力である目標圧力差ΔＰｄｅｍとを加算して目標圧力差を算出して、内部状態誤差計算部１０９に出力する。
【０１６１】
内部状態誤差計算部１０９は、目標内部状態加算部１１０から出力される目標圧力差と、角度誤差補償手段１２から出力されるΔＰｑｅとを加算し、加算された値から、圧力差計算手段１３から出力されるΔＰを減算して圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出して、圧力差誤差補償手段１５に向けて出力する。
【０１６２】
その他の構成は、図６に示した第１実施形態の制御装置２１−１と同様であり、説明は省略する。
【０１６３】
以上の原理に基づく制御プログラムの実際の動作ステップについて、図１６のフローチャートに基づいて説明する。
【０１６４】
ステップＳ３１では、エンコーダ８により計測された関節角度ｑが上記制御装置２１−２に取り込まれる。
【０１６５】
次いで、ステップＳ３２では、圧力センサ９により計測された各アクチュエータ１００の内部圧力値Ｐが上記制御装置２１−２に取り込まれ、拮抗駆動されるそれぞれ２本のアクチュエータ１００，１００の内部圧力間の現在の圧力差ΔＰが、圧力差計算手段１３により計算される。
【０１６６】
次いで、ステップＳ３３では、目標軌道生成手段１１内に予め記憶されていた弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作プログラムに基づき、目標軌道生成手段１１は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の目標関節角度ベクトルｑｄを計算する。
【０１６７】
次いで、ステップＳ３４では、目標軌道生成手段１１の出力（目標関節角度ベクトル）ｑｄ及びエンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑ及び圧力差計算手段１３からの出力ΔＰに基づき、エンコーダ故障診断手段２３によりエンコーダ８が正常かどうかが判断される。エンコーダ８が正常ではないとエンコーダ故障診断手段２３で判断した場合、異常通知信号をエンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２及び目標圧力差計算手段１４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４に出力する。
【０１６８】
以下では、ステップＳ３４においてエンコーダ８が正常であるとエンコーダ故障診断手段２３で判断された場合について述べる。
【０１６９】
ステップＳ３４に次いで、ステップＳ３５では、エンコーダ８が正常であるため目標圧力差計算手段１４には異常通知信号が入力されていないので、目標圧力差計算手段１４により、目標軌道生成手段１１からの目標関節角度ベクトルｑｄから目標圧力差ΔＰｄを算出する。
【０１７０】
次いで、ステップＳ３６では、目標軌道生成手段１１からの目標関節角度ベクトルｑｄとエンコーダ８からの現在の関節角度ｑとの差である角度誤差ベクトルｑｅが出力誤差計算部１０７により計算される。
【０１７１】
次いで、ステップＳ３７では、出力誤差計算部１０７からの角度誤差ベクトルｑｅに基づき角度誤差修正指令値ΔＰｑｅが角度誤差補償手段１２により計算される。角度誤差補償手段１２としては、例えば、ＰＩＤ補償器が考えられる。
【０１７２】
次いで、ステップＳ３８では、エンコーダ８が正常であるため目標圧力差計算手段１４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４には異常通知信号が入力されていないので、目標圧力差計算手段１４からの出力である目標圧力差ΔＰｄと出力異常時目標圧力差計算手段２４からの出力である目標圧力差ΔＰｄｅｍ（＝０）とを目標内部状態加算部１１０で加算して目標圧力差ΔＰｄを算出して、内部状態誤差計算部１０９に出力する。内部状態誤差計算部１０９では、角度誤差補償手段１２により計算された角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ及び目標内部状態加算部１１０からの目標圧力差ΔＰｄ及び圧力差計算手段１３からの圧力差ΔＰに基づき、内部状態誤差計算部１０９で圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出する。そして、内部状態誤差計算部１０９で算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅに基づき、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５において計算される。そして、圧力差誤差補償手段１５からＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を通じ、電圧指令値として、それぞれの流量制御電磁弁１８に与えられ、それぞれの流量制御電磁弁１８がそれぞれのアクチュエータ１００内の圧力を変化させることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０のそれぞれの関節６の回転運動がそれぞれ発生する。
【０１７３】
以上のステップＳ３１〜ステップＳ３９が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、エンコーダ８が正常に動作している場合の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作の制御が実現する。
【０１７４】
以下では、ステップＳ３４においてエンコーダ８が正常ではないとエンコーダ故障診断手段２３で判断された場合について述べる。
【０１７５】
ステップＳ３４に次いで、ステップＳ４０は、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２に入力された異常通知信号に基づき、角度誤差補償手段１２より、ΔＰｑｅ＝０が出力される。
【０１７６】
次いで、ステップＳ４１では、エンコーダ故障診断手段２３から出力目標圧力差計算手段２４に入力された異常通知信号に基づき、出力目標圧力差計算手段２４により、目標軌道生成手段１１からの目標関節角度ベクトルｑｄから、異常時目標値としての目標圧力差ΔＰｄｅｍを算出する。
【０１７７】
次いで、ステップＳ３８では、エンコーダ８が正常ではないため目標圧力差計算手段１４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４に異常通知信号が入力されているので、目標圧力差計算手段１４からの出力である目標圧力差ΔＰｄ＝０及び出力異常時目標圧力差計算手段２４からの出力である目標圧力差ΔＰｄｅｍを目標内部状態加算部１１０で加算して目標圧力差ΔＰｄを算出して、内部状態誤差計算部１０９に出力する。内部状態誤差計算部１０９では、角度誤差補償手段１２により計算された角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ＝０及び目標内部状態加算部１１０からの目標圧力差ΔＰｄ及び圧力差計算手段１３からの圧力差ΔＰに基づき、内部状態誤差計算部１０９で圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出する。そして、内部状態誤差計算部１０９で算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅに基づき、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５において計算される。そして、圧力差誤差補償手段１５からＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を通じ、電圧指令値として、それぞれの流量制御電磁弁１８に与えられ、それぞれの流量制御電磁弁１８がそれぞれのアクチュエータ１００内の圧力を変化させることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０のそれぞれの関節６の回転運動がそれぞれ発生する。
【０１７８】
以上のステップＳ３１〜ステップＳ３４、ステップＳ４０，ステップＳ４１，ステップＳ３８が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、エンコーダ８が正常に動作していない場合の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作の制御が実現する。
【０１７９】
以上のように、上記第２実施形態の上記制御装置２１−２によれば、圧力センサ９及び目標圧力差計算手段１４及び圧力差誤差補償手段１５を配設して、弾性体アクチュエータ１００の内部状態をフィードバックする内部圧力制御系を構成し、さらにエンコーダ故障診断手段２３を配設して、エンコーダ８が正常かどうかを診断している。よって、エンコーダ８が正常ではないとエンコーダ故障診断手段２３で診断したときには、角度誤差補償手段１２の出力を停止し、さらに、出力異常時目標圧力差計算手段２４を配設して、エンコーダの異常時には、目標圧力差計算手段２４及び圧力差誤差補償手段１５に基づき駆動装置１０２を駆動する制御系を上記制御装置２１−２で構成する。このように構成することにより、教示データを予め用意したり、代替信号を演算できるセンサを備えたりすることなく、エンコーダ８が故障した場合にも、弾性体アクチュエータ１００を即座に動作停止せず、弾性体アクチュエータ１００の動作継続が可能な、安全な弾性体アクチュエータの駆動機構１０の制御が可能となる。
【０１８０】
さらに、上記第２実施形態では、出力異常時目標圧力差計算手段２４を配設して、弾性体アクチュエータ１００の駆動機構１０の静力学モデル及び弾性体アクチュエータ１００の駆動機構１０の負荷情報及び、弾性体アクチュエータモデルを利用するように構成している。このように構成することで、第１実施形態では実現できなかった、弾性体アクチュエータ１００の駆動機構１０の負荷による弾性体アクチュエータ１００の駆動機構１０の状態の変化に応じた、エンコーダ故障時の動作制御を行うことが出来る。
【０１８１】
（第３実施形態）
図２１は、本発明の第３実施形態にかかる弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御装置２１−２の具体的な構成を示す図である。上記制御装置２１−２は、例えば、上記制御コンピュータ１９内に備えられており、目標軌道生成手段１１と、目標圧力差計算手段１４と、角度誤差補償手段１２と、圧力差計算手段１３と、圧力差誤差補償手段１５と、出力誤差計算部１０７と、内部状態誤差計算部１０９と、エンコーダ故障診断手段２３と、出力異常時目標圧力差計算手段２４と、目標内部状態加算部１１０と、駆動装置１０２と、出力異常時目標軌道生成手段３３と、目標軌道加算部１１３と、を備えて構成している。
【０１８２】
異常診断手段１０４の一例であるエンコーダ故障診断手段（エンコーダ異常診断手段）２３は、エンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑと目標軌道加算部１１３の出力（目標関節角度ベクトル）ｑｄと圧力差計算手段１３からの出力（圧力差）ΔＰとから、エンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）が正常かどうかを診断する。診断した結果、エンコーダ故障診断手段２３が正常でない、すなわち、異常であると判断した場合には、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２と、目標圧力差計算手段１４と、出力異常時目標圧力差計算手段２４と、目標軌道生成手段１１と、出力異常時目標軌道生成手段３３とに異常通知信号を出力する。一方、診断した結果、エンコーダ故障診断手段２３が正常であると判断した場合には、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２と、目標圧力差計算手段１４と、出力異常時目標圧力差計算手段２４と、目標軌道生成手段１１と、出力異常時目標軌道生成手段３３とに異常通知信号は出力しない。なお、プログラム起動直後（初回動作）では、異常診断手段１０４は動作しない。
【０１８３】
目標軌道生成手段１１は、エンコーダ故障診断手段２３からの異常通知信号が入力される。エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が無いときは、目標とする弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作を実現するための目標関節角度ベクトルｑｄを目標軌道生成手段１１から目標軌道加算部１１３に出力する。目標関節角度ベクトルｑｄの生成方法は第１実施形態と同様である。エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が有るときは、目標関節角度ベクトルｑｄを出力しない（ｑｄ＝０とする。）。なお、プログラム起動直後は、目標起動生成手段１１は目標関節角度ベクトルｑｄを目標軌道加算部１１３に出力する。
【０１８４】
出力異常時目標軌道生成手段３３は、エンコーダ故障診断手段２３からの異常通知信号が入力される。エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が無いときは、目標とする弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作を実現するための目標関節角度ベクトルｑｄを出力しない（ｑｄ＝０とする。）。目標関節角度ベクトルｑｄの生成方法は出力軌道生成手段１１と同様であるが、事前に、記録されているそれぞれの時間（ｔ＝０、ｔ＝ｔ１、ｔ＝ｔ２、・・・）でのポイントごとの目標角度ベクトルｑｄｔ＝［ｑｄｔ１，ｑｄｔ２］Ｔ（ｑｄ０、ｑｄ１、ｑｄ２、・・・）が、出力軌道生成手段１１とは異なっている。エンコーダ故障診断手段２３から異常通知信号の入力が有るときは、目標関節角度ベクトルｑｄを目標軌道加算部１１３に出力する。なお、プログラム起動直後は、出力異常時目標軌道生成手段３３は目標関節角度ベクトルｑｄを目標軌道加算部１１３に出力しない。
【０１８５】
目標軌道加算部１１３は、目標軌道生成手段１１からの出力である目標関節角度ベクトルと出力異常時目標軌道生成手段３３からの出力である目標関節角度ベクトルとを加算して目標関節角度ベクトルを算出して、目標圧力差計算手段１４と出力異常時目標圧力差計算手段２４と出力誤差計算部１０７とに出力する。
【０１８６】
その他の構成は、図６に示した第１実施形態の制御装置２１−１と同様であり、説明は省略する。
【０１８７】
以上の原理に基づく制御プログラムの実際の動作ステップについて、図２２のフローチャートに基づいて説明する。
【０１８８】
ステップＳ５１では、エンコーダ８により計測された関節角度ｑが上記制御装置２１−２に取り込まれる。
【０１８９】
次いで、ステップＳ５２では、圧力センサ９により計測された各アクチュエータ１００の内部圧力値Ｐが上記制御装置２１−２に取り込まれ、拮抗駆動されるそれぞれ２本のアクチュエータ１００，１００の内部圧力間の現在の圧力差ΔＰが、圧力差計算手段１３により計算される。
【０１９０】
次いで、ステップＳ５３では、初回動作であるため目標圧力差計算手段１４には異常通知信号が入力されていないので、目標軌道生成手段１１内に予め記憶されていた弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作プログラムに基づき、目標軌道生成手段１１は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の目標関節角度ベクトルｑｄを計算する。同じく初回動作であるため出力異常時目標軌道生成手段３３には異常通知信号が入力されていないので、出力異常時目標軌道生成手段３３は、目標関節角度ベクトルｑｄ＝０を出力する。目標軌道加算部１１３は、目標軌道生成手段１１の出力である目標関節角度ベクトルｑｄと出力異常時目標軌道生成手段３３の出力である目標関節角度ベクトルｑｄ＝０を加算し、加算により求められた値を目標関節角度ベクトルとして、目標圧力差計算手段１４と、出力異常時目標圧力計算手段２４と、出力誤差計算部１０７とに出力する。
【０１９１】
次いで、ステップＳ５４では、初回動作であるため目標圧力差計算手段１４には異常通知信号が入力されていないので、目標圧力差計算手段１４により、目標軌道加算部１１３からの目標関節角度ベクトルｑｄから、目標圧力差ΔＰｄを算出する。
【０１９２】
次いで、ステップＳ５５では、目標軌道加算部１１３からの目標関節角度ベクトルｑｄとエンコーダ８からの現在の関節角度ｑとの差である角度誤差ベクトルｑｅが出力誤差計算部１０７により計算される。
【０１９３】
次いで、ステップＳ５６では、出力誤差計算部１０７からの角度誤差ベクトルｑｅに基づき角度誤差修正指令値ΔＰｑｅが角度誤差補償手段１２により計算される。角度誤差補償手段１２としては、例えば、ＰＩＤ補償器が考えられる。
【０１９４】
次いで、ステップＳ５６では、初回動作であるため目標圧力差計算手段１４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４及び目標軌道生成手段１１及び出力異常時目標軌道生成手段３３には異常通知信号が入力されていないので、目標圧力差計算手段１４からの出力である目標圧力差ΔＰｄと出力異常時目標圧力差計算手段２４からの出力である目標圧力差ΔＰｄｅｍ（＝０）とを目標内部状態加算部１１０で加算して目標圧力差ΔＰｄを算出して、内部状態誤差計算部１０９に出力する。
【０１９５】
次いで、ステップＳ５７では、内部状態誤差計算部１０９において、角度誤差補償手段１２により計算された角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ及び目標内部状態加算部１１０からの目標圧力差ΔＰｄ及び圧力差計算手段１３からの圧力差ΔＰに基づき、内部状態誤差計算部１０９で圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出する。そして、内部状態誤差計算部１０９で算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅに基づき、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５において計算される。
【０１９６】
次いで、ステップＳ５８では、圧力差誤差補償手段１５からＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を通じ、電圧指令値として、それぞれの流量制御電磁弁１８に与えられ、それぞれの流量制御電磁弁１８がそれぞれのアクチュエータ１００内の圧力を変化させることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０のそれぞれの関節６の回転運動がそれぞれ発生する。
【０１９７】
以上のステップＳ５１〜ステップＳ５８の初回動作により、初回の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作の制御が実現する。
【０１９８】
次いで、ステップＳ５９では、目標軌道生成手段１１の出力（目標関節角度ベクトル）ｑｄ及びエンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑ及び圧力差計算手段１３からの出力ΔＰに基づき、エンコーダ故障診断手段２３によりエンコーダ８が正常かどうかが判断される。エンコーダ８が正常ではないとエンコーダ故障診断手段２３で判断した場合、異常通知信号をエンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２及び目標圧力差計算手段１４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４及び目標軌道生成手段１１及び出力異常時目標軌道生成手段３３に出力する。
【０１９９】
以下では、ステップＳ５９においてエンコーダ８が正常であるとエンコーダ故障診断手段２３で判断された場合について述べる。
【０２００】
次いで、ステップＳ６０では、エンコーダ８により計測された関節角度ｑが上記制御装置２１−２に取り込まれる。
【０２０１】
次いで、ステップＳ６１では、圧力センサ９により計測された各アクチュエータ１００の内部圧力値Ｐが上記制御装置２１−２に取り込まれ、拮抗駆動されるそれぞれ２本のアクチュエータ１００，１００の内部圧力間の現在の圧力差ΔＰが、圧力差計算手段１３により計算される。
【０２０２】
次いで、ステップＳ６２では、エンコーダ８が正常であるため目標軌道生成手段１１及び出力異常時目標軌道生成手段３３には異常通知信号が入力されていないので、目標軌道生成手段１１内に予め記憶されていた弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作プログラムに基づき、目標軌道生成手段１１は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の目標関節角度ベクトルｑｄを計算する。また、出力異常時目標軌道生成手段３３は目標関節角度ベクトルｑｄ＝０を出力する。さらに、目標軌道加算部１１３で目標関節角度ベクトルが加算され加算後の目標関節角度ベクトルｑｄが出力される。
【０２０３】
次いで、ステップＳ６３では、エンコーダ８が正常であるため目標圧力差計算手段１４には異常通知信号が入力されていないので、目標圧力差計算手段１４により、目標軌道加算部１１３からの目標関節角度ベクトルｑｄから、目標圧力差ΔＰｄを算出する。
【０２０４】
次いで、ステップＳ６４では、目標軌道加算部１１３からの目標関節角度ベクトルｑｄとエンコーダ８からの現在の関節角度ｑとの差である角度誤差ベクトルｑｅが、出力誤差計算部１０７により計算される。
【０２０５】
次いで、ステップＳ６５では、出力誤差計算部１０７からの角度誤差ベクトルｑｅに基づき角度誤差修正指令値ΔＰｑｅが角度誤差補償手段１２により計算される。角度誤差補償手段１２としては、例えば、ＰＩＤ補償器が考えられる。
【０２０６】
次いで、ステップＳ６６では、内部状態誤差計算部１０９において、角度誤差補償手段１２により計算された角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ及び目標内部状態加算部１１０からの目標圧力差ΔＰｄ及び圧力差計算手段１３からの圧力差ΔＰに基づき、内部状態誤差計算部１０９で圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出する。そして、内部状態誤差計算部１０９で算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅに基づき、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５において計算される。
【０２０７】
次いで、ステップＳ６７では、圧力差誤差補償手段１５からＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を通じ、電圧指令値として、それぞれの流量制御電磁弁１８に与えられ、それぞれの流量制御電磁弁１８がそれぞれのアクチュエータ１００内の圧力を変化させることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０のそれぞれの関節６の回転運動がそれぞれ発生する。
【０２０８】
以上のステップＳ５９〜ステップＳ６７が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、エンコーダ８が正常に動作している場合の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作の制御が実現する。
【０２０９】
以下では、ステップＳ５９においてエンコーダ８が正常ではないとエンコーダ故障診断手段２３で判断された場合について述べる。
【０２１０】
ステップＳ５９に次いで、ステップＳ６８では、エンコーダ８により計測された関節角度ｑが上記制御装置２１−２に取り込まれる。
【０２１１】
次いで、ステップＳ６７では、圧力センサ９により計測された各アクチュエータ１００の内部圧力値Ｐが上記制御装置２１−２に取り込まれ、拮抗駆動されるそれぞれ２本のアクチュエータ１００，１００の内部圧力間の現在の圧力差ΔＰが、圧力差計算手段１３により計算される。
【０２１２】
次いで、ステップＳ６２では、エンコーダ８が正常ではないため目標軌道生成手段１１及び出力異常時目標軌道生成手段３３には異常通知信号が入力されているので、出力異常時目標軌道生成手段３３内に予め記憶されていた弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作プログラムに基づき、出力異常時目標軌道生成手段３３は、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の目標関節角度ベクトルｑｄを計算する。また目標軌道生成手段１１は目標関節角度ベクトルｑｄ＝０を出力する。さらに、目標軌道加算部１１３で目標関節角度ベクトルが加算され加算後の目標関節角度ベクトルｑｄが出力される。
【０２１３】
次いで、ステップ７１では、エンコーダ故障診断手段２３から角度誤差補償手段１２に入力された異常通知信号に基づき、角度誤差補償手段１２より、ΔＰｑｅ＝０が出力される。
【０２１４】
次いで、ステップＳ７２では、エンコーダ故障診断手段２３から出力目標圧力差計算手段２４に入力された異常通知信号に基づき、異常時目標値生成手段の一例としても機能する出力目標圧力差計算手段２４により、目標軌道加算部１１３からの目標関節角度ベクトルｑｄから、異常時目標値としての目標圧力差ΔＰｄｅｍを算出する。
【０２１５】
次いで、ステップＳ６６では、エンコーダ８が正常ではないため目標圧力差計算手段１４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４及び出力異常時目標圧力差計算手段２４に異常通知信号が入力されているので、目標圧力差計算手段１４からの出力である目標圧力差ΔＰｄ＝０及び出力異常時目標圧力差計算手段２４からの出力である目標圧力差ΔＰｄｅｍを目標内部状態加算部１１０で加算して目標圧力差ΔＰｄを算出して、内部状態誤差計算部１０９に出力する。内部状態誤差計算部１０９では、角度誤差補償手段１２により計算された角度誤差修正指令値ΔＰｑｅ＝０及び目標内部状態加算部１１０からの目標圧力差ΔＰｄ及び圧力差計算手段１３からの圧力差ΔＰに基づき、内部状態誤差計算部１０９で圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅを算出する。そして、内部状態誤差計算部１０９で算出された圧力差誤差（圧力誤差値）ΔＰｅに基づき、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５において計算される。
【０２１６】
次いで、ステップＳ６７では、圧力差誤差補償手段１５からＤ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を通じ、電圧指令値として、それぞれの流量制御電磁弁１８に与えられ、それぞれの流量制御電磁弁１８がそれぞれのアクチュエータ１００内の圧力を変化させることにより、弾性体アクチュエータ駆動機構１０のそれぞれの関節６の回転運動がそれぞれ発生する。
【０２１７】
以上のステップＳ５９、ステップＳ６８〜ステップＳ７２、ステップＳ６６、ステップＳ６７が制御の計算ループとして繰り返し実行されることにより、エンコーダ８が正常に動作していない場合の弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作の制御が実現する。
【０２１８】
出力異常時目標軌道生成手段３３を備えることにより、以下のような効果を発揮することができる。
【０２１９】
例えば、エンコーダ８が正常のときにはＡ地点で物体を把持し、Ｂ地点で他の物体に物体をはめ込む組立作業を行う弾性体アクチュエータ駆動機構１０のプログラムにおいて、目標軌道生成手段１１に事前に記憶されている目標角度ベクトルｑｄｔはＡ地点から移動を開始し、Ｂ地点に移動し、Ｂ地点で物体のはめ込み動作を行い、Ａ地点に戻るといった動作となる。しかし、エンコーダ８が異常の場合、組み込み作業のような細かい動作の実現は難しくなるため、Ｂ地点で物体をはめ込む作業を行うのではなく、Ａ地点に戻り、把持している物体を元の位置に置くほうが望ましい場合がある。このような場合には、出力異常時目標軌道生成手段３３に事前に記憶されている目標角度ベクトルｑｄｔはＡ地点に戻り、物体の把持を開放し、元の位置に物体を置くような動作を実現するように設定することで、所望の動作を実現することができる。
【０２２０】
以上のように、上記第３実施形態の上記制御装置２１−２によれば、圧力センサ９及び目標圧力差計算手段１４及び圧力差誤差補償手段１５を配設して、弾性体アクチュエータ１００の内部状態をフィードバックする内部圧力制御系を構成し、さらにエンコーダ故障診断手段２３を配設して、エンコーダ８が正常かどうかを診断している。よって、エンコーダ８が正常ではないとエンコーダ故障診断手段２３で診断したときには、角度誤差補償手段１２の出力を停止し、さらに、出力異常時目標圧力差計算手段２４を配設して、エンコーダの異常時には、目標圧力差計算手段２４及び圧力差誤差補償手段１５に基づき駆動装置１０２を駆動する制御系を上記制御装置２１−２で構成する。このように構成することにより、教示データを予め用意したり、代替信号を演算できるセンサを備えたりすることなく、エンコーダ８が故障した場合にも、弾性体アクチュエータ１００を即座に動作停止せず、弾性体アクチュエータ１００の動作継続が可能な、安全な弾性体アクチュエータの駆動機構１０の制御が可能となる。
【０２２１】
さらに、上記第３実施形態では、出力異常時目標軌道生成手段３３を配設して、エンコーダの異常時には正常時と異なった目標軌道を生成するように構成している。このように構成することで、第２実施形態では実現できなかった、エンコーダ故障時には故障に応じた目標位置に弾性体アクチュエータの駆動機構１０を動作させることができる、エンコーダ故障時の動作制御を行うことが出来る。
【０２２２】
（第４実施形態）
図１７は、本発明の第４実施形態にかかる弾性体アクチュエータ駆動機構１０の制御装置２１−３の具体的な構成を示す図であり、上記制御装置２１−３は、例えば、上記制御コンピュータ１９内に備えられており、目標軌道生成手段１１と、目標圧力差計算手段１４と、角度誤差補償手段１２と、圧力差計算手段１３と、圧力差誤差補償手段１５と、出力誤差計算部１０７と、内部状態誤差計算部１０９と、エンコーダ故障診断手段２３と、圧力センサ故障診断手段２８と、圧力センサ故障時指令出力手段２９と、駆動装置１０２と、を備えて構成している。
【０２２３】
内部状態計測手段異常判断手段の一例である圧力センサ故障診断手段２８は、圧力センサ９の出力Ｐとエンコーダ８の出力ｑと圧力誤差補償手段１５の出力ＶΔｐｅとから圧力センサ９の出力が正常かどうか診断し、異常であると圧力センサ故障診断手段２８で判断した場合は、圧力誤差補償手段１５と圧力センサ故障時指令出力手段（圧力センサ異常時指令出力手段）２９とに圧力センサ故障信号（圧力センサ異常信号）を圧力センサ故障診断手段２８から出力する。正常かどうかの判断の例として、次のような手法を用いる。例えば、関節軸６の設計圧力に対して、圧力センサ９の出力Ｐが一定以上超えた場合、圧力センサ９は異常であると、圧力センサ故障診断手段２８で判断する。また、例えば、関節軸６の設計圧力範囲が０〜６００ｋＰａであった場合、圧力センサ９の出力Ｐの絶対値が６００ｋＰａを超える値をとったり、逆に０ｋＰａ未満の値をとったりした場合は、圧力センサ９が異常である(例えば、故障している)、と、圧力センサ故障診断手段２８で判断する。また、異常の別の例として、圧力センサ９が故障して動作しない場合を検出するために、圧力誤差補償手段１５の出力ＶΔｐｅが変動しているのに対応してエンコーダ８の出力（関節角度ベクトル）ｑが変動しているにもかかわらず、圧力センサ９の出力Ｐの変動が無い場合には、エンコーダ８が異常であると、圧力センサ故障診断手段２８で判断する。異常であるとの診断は、上記の条件が１つでも満たされれば、エンコーダ８は異常であると、圧力センサ故障診断手段２８で判断する。
【０２２４】
内部状態異常時指令出力手段の一例である圧力センサ故障時指令値出力手段２９は、圧力センサ故障診断手段２８から圧力センサ故障信号が入力された場合に、指令値Ｖｅｍを駆動装置１０２に出力する。指令値Ｖｅｍは圧力センサ故障時指令値出力手段２９のメモリ（図示せず）に予め記憶されている。
【０２２５】
内部状態誤差補償手段１１１の一例である圧力差誤差補償手段１５には、圧力センサ故障診断手段２８からの圧力センサ故障信号の入力が無いときは、内部状態誤差計算部１０９から圧力差誤差ΔＰｅが入力され、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅが圧力差誤差補償手段１５から弾性体アクチュエータ駆動機構１０に出力される。圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅは、Ｄ／Ａボードなどの入出力ＩＦ２０を介して５ポート流量制御電磁弁１８に電圧指令値として与えられ、各関節軸６−１，６−２がそれぞれ正逆回転駆動されて弾性体アクチュエータ駆動機構１０が動作する。
【０２２６】
圧力差誤差補償手段１５においては、圧力センサ故障診断手段２８からの圧力センサ故障信号の入力があるときは、内部状態誤差計算部１０９からの入力である圧力差誤差ΔＰｅの値にかかわらず、圧力差誤差修正出力ＶΔｐｅを０にして出力する。これにより、駆動装置１０２である５ポート流量制御電磁弁１８への入力は、圧力センサ故障時指令値出力手段２９からの入力のみとなる。
【０２２７】
以下、圧力センサ９が異常であると圧力センサ故障診断手段２８で判断されたときに、圧力センサ故障時指令値出力手段２９が出力する指令値Ｖｅｍで弾性体アクチュエータ駆動機構１０が動作可能である動作原理について、説明する。
【０２２８】
図１８は、図１に示す弾性体アクチュエータ駆動機構１０における５ポート流量制御電磁弁１８に与えた指令値（電圧）と関節軸６の関節角度との関係を示す図である。図１８に示した指令値と関節角度との関係は、駆動部材３１３にかかる負荷、又は、弾性膨張収縮構造体１の経年変化、又は、駆動部材３１３等に係る外乱などの影響を受け、常に、図１８に示す関係と完全に一致するわけではないが、近い関係は維持される。そのため、角度誤差補償手段１２及び圧力誤差補償手段１５を用いて制御しているときほどの精度は実現できないが、おおよその位置に移動することが可能である。
【０２２９】
また、圧力センサ故障時指令値出力手段２９のメモリ（図示せず）に予め記憶しておく指令値Ｖｅｍとしては、例えば、弾性体アクチュエータ駆動機構１０の初期位置に移動する値などが考えられる。例えば、弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂが中立となる位置（弾性膨張収縮構造体１−１ａ、１−１ｂが両方とも伸張も収縮もしていない状態での位置）が駆動部材３１３の初期位置の場合、弾性体アクチュエータ駆動機構１０は図１９に示す初期位置（例えば、駆動部材３１３の長手方向と支持部材３０８の長手方向とが大略一直線状に位置する状態）から移動を開始する。そして、駆動部材３１３の支持部材３０８の長手方向に対するある角度で圧力センサ９が異常であると圧力センサ故障診断手段２８で診断された場合、一般的に、不安定な位置又は危険な位置から弾性体アクチュエータ駆動機構１０の動作を開始することは少ないため、周辺状況のわからない位置で弾性体アクチュエータ駆動機構１０の駆動を停止するよりも、予め決められた初期位置で停止するほうが、安全である可能性が高い。また、駆動部材３１３は初期位置から現在の角度までの経路を通過して来ている為、逆に現在の角度から初期位置に戻る経路は通過可能であると考えられる。
【０２３０】
また、指令値Ｖｅｍは事前に設定しておくため、初期位置以外でも、人が安全だと予めわかっている角度に任意に設定して、圧力センサ故障時指令値出力手段２９のメモリ（図示せず）に記憶することが可能である。
【０２３１】
以上のように、上記第４実施形態では、圧力センサ故障診断手段２８と圧力センサ故障時指令値出力手段２９とを配設して、圧力センサ９が故障した場合にも即座に弾性体アクチュエータ１００を動作停止するのではなく、初期位置などの安全な位置に移動してから停止する、安全な弾性体アクチュエータの駆動機構１０の制御が可能となる。
【０２３２】
また、上記第１〜第４実施形態のそれぞれでは、出力を関節角度としたが、これに限られるわけではなく、出力計測手段１０３を、変位速度計測手段の一例としての変位速度センサとし、出力値を変位速度として変位速度制御を行う場合でも同様である。
【０２３３】
上記第１〜第４実施形態のそれぞれでは、内部状態計測手段１０７の一例としてセンサを設けるとしたが、オブザーバ（観測器）を設け、オブザーバにより、内部状態を推定し、内部状態の推定値を使用する場合でも同様の効果を発揮する。
【０２３４】
また、上記第１〜第４実施形態のそれぞれでは、弾性体アクチュエータ１００の一例として、流体圧により駆動される空気圧駆動アクチュエータを例に説明を行ったが、これに限られるわけではなく、弾性体アクチュエータの別の例として、油圧駆動アクチュエータ、又は、導電性ポリマー、誘電体ポリマー、若しくは、各種ゲル等の弾性体を電気的刺激により駆動するアクチュエータの場合でも、内部状態の他の例として電界又は電荷量等を採用することにより、空気圧駆動アクチュエータの場合と同様の効果を発揮することができる。
【０２３５】
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２３６】
本発明の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置及び制御方法、並びに、制御プログラムは、弾性体アクチュエータにより動作するロボットアームの手先位置の軌道制御等の位置制御を行う制御装置及び制御方法、並びに、制御プログラムとして有用である。また、ロボットアームに限らず、生産設備等における弾性体アクチュエータによる回転機構の制御装置及び制御方法、並びに、制御プログラム、又は、リニアスライダ又はプレス装置等の弾性体アクチュエータによる直動機構の制御装置及び制御方法、並びに、制御プログラムとしても適用が可能である。【０２３７】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【図１】
2011086638.tif 000008
【図２】
2011086638.tif 000009
【図３】
2011086638.tif 000010
【図４】
2011086638.tif 000011
【図５】
2011086638.tif 000012
【図６】
2011086638.tif 000013
【図７】
2011086638.tif 000014
【図８】
2011086638.tif 000015
【図９】
2011086638.tif 000016
【図１０】
2011086638.tif 000017
【図１１】
2011086638.tif 000018
【図１２】
2011086638.tif 000019
【図１３】
2011086638.tif 000020
【図１４】
2011086638.tif 000021
【図１５】
2011086638.tif 000022
【図１６】
2011086638.tif 000023
【図１７】
2011086638.tif 000024
【図１８】
2011086638.tif 000025
【図１９】
2011086638.tif 000026
【図２０】
2011086638.tif 000027
【図２１】
2011086638.tif 000028
【図２２】
2011086638.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月29日(2011.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置であって、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段とを備え、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項２】
上記異常判断手段で上記異常か否かを判断するとき、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値が予め定められた範囲外となる場合、又は、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値と内部状態計測手段で計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値との対応関係が予め定められた関係情報から外れる場合には、上記異常であると判断し、逆に、それ以外の場合には上記異常ではないと判断する、請求項１に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項３】
上記目標内部状態決定手段は、
正常時目標内部状態決定手段と、
異常時目標内部状態決定手段とを備え、
上記異常判断手段が異常ではないと判断したときには上記正常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う一方、上記異常判断手段が異常と判断したときには上記異常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う、請求項１又は２に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項４】
上記異常時目標内部状態決定手段は、上記弾性体アクチュエータ駆動機構の静力学モデルに基づいて、目標内部状態を決定する請求項３に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項５】
さらに、上記異常判断手段が異常であると判断したときに異常時目標値を生成して出力する異常時目標値生成手段を備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項６】
さらに、上記内部状態計測手段が異常であるか否かを判断する内部状態計測手段異常判断手段と、
異常時に上記弾性体アクチュエータ駆動機構の駆動装置に出力指令を行う内部状態異常時指令出力手段とを備え、
上記内部状態計測手段が異常であると上記内部状態計測手段異常判断手段で判断したときには、上記内部状態異常時指令出力手段の上記出力指令に基づき上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う請求項１〜５のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項７】
上記弾性体アクチュエータは流体圧アクチュエータである請求項１〜６のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項８】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法であって、
目標値出力手段により弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を出力誤差補償手段で補償し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき目標内部状態決定手段により決定し、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を内部状態誤差補償手段で補償し、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段で判断し、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法。
【請求項９】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置のプログラムであって、
コンピュータを、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段として機能させて、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月6日(2012.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置であって、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段とを備え、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項２】
上記異常判断手段で上記異常か否かを判断するとき、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値が予め定められた範囲外となる場合、又は、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値と内部状態計測手段で計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値との対応関係が予め定められた関係情報から外れる場合には、上記異常であると判断し、逆に、それ以外の場合には上記異常ではないと判断する、請求項１に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項３】
上記目標内部状態決定手段は、
正常時目標内部状態決定手段と、
異常時目標内部状態決定手段とを備え、
上記異常判断手段が異常ではないと判断したときには上記正常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う一方、上記異常判断手段が異常と判断したときには上記異常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う、請求項１又は２に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項４】
上記異常時目標内部状態決定手段は、上記弾性体アクチュエータ駆動機構の静力学モデルに基づいて、目標内部状態を決定する請求項３に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項５】
さらに、上記異常判断手段が異常であると判断したときに異常時目標値を生成して出力する異常時目標値生成手段を備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項６】
さらに、上記内部状態計測手段が異常であるか否かを判断する内部状態計測手段異常判断手段と、
異常時に上記弾性体アクチュエータ駆動機構の駆動装置に出力指令を行う内部状態異常時指令出力手段とを備え、
上記内部状態計測手段が異常であると上記内部状態計測手段異常判断手段で判断したときには、上記内部状態異常時指令出力手段の上記出力指令に基づき上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う請求項１〜５のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項７】
上記弾性体アクチュエータは流体圧アクチュエータである請求項１〜６のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項８】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法であって、
目標値出力手段により弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を出力誤差補償手段で補償し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき目標内部状態決定手段により決定し、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を内部状態誤差補償手段で補償し、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段で判断し、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法。
【請求項９】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置のプログラムであって、
コンピュータを、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段として機能させて、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月24日(2012.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置であって、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段とを備え、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して上記出力誤差補償手段からの出力をゼロとし、上記内部状態誤差補償手段は、上記内部状態計測手段からの出力及びゼロとされた上記出力誤差補償手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償し、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項２】
上記異常判断手段で上記異常か否かを判断するとき、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値が予め定められた範囲外となる場合、又は、上記弾性体アクチュエータの出力の計測値と内部状態計測手段で計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値との対応関係が予め定められた関係情報から外れる場合には、上記異常であると判断し、逆に、それ以外の場合には上記異常ではないと判断する、請求項１に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項３】
上記目標内部状態決定手段は、
正常時目標内部状態決定手段と、
異常時目標内部状態決定手段とを備え、
上記異常判断手段が異常ではないと判断したときには上記正常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う一方、上記異常判断手段が異常と判断したときには上記異常時目標内部状態決定手段の出力を用いて上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う、請求項１又は２に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項４】
上記異常時目標内部状態決定手段は、上記弾性体アクチュエータ駆動機構の静力学モデルに基づいて、目標内部状態を決定する請求項３に記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項５】
さらに、上記異常判断手段が異常であると判断したときに、異常時における上記弾性体アクチュエータの出力の目標値として異常時目標値を生成して出力する異常時目標値生成手段を備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項６】
さらに、上記内部状態計測手段が異常であるか否かを判断する内部状態計測手段異常判断手段と、
異常時に上記弾性体アクチュエータ駆動機構の駆動装置に指令値を出力する内部状態異常時指令出力手段とを備え、
上記駆動装置は、上記内部状態異常時指令出力手段から上記指令値が入力されない場合には、上記内部状態誤差補償手段の出力に基づき、上記弾性体アクチュエータ駆動機構を駆動する一方、上記内部状態異常時指令出力手段から上記指令値が入力される場合には、上記指令値に基づき上記弾性体アクチュエータ駆動機構を駆動し、
上記内部状態計測手段が異常であると上記内部状態計測手段異常判断手段で判断したときには、上記内部状態異常時指令出力手段から上記指令値が出力されて、上記内部状態異常時指令出力手段の上記指令値に基づき上記駆動装置で上記弾性体アクチュエータ駆動機構を駆動して、上記弾性体アクチュエータ駆動機構の動作制御を行う請求項１〜５のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項７】
上記弾性体アクチュエータは流体圧アクチュエータである請求項１〜６のいずれか１つに記載の弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置。
【請求項８】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法であって、
目標値出力手段により弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を出力誤差補償手段で補償し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき目標内部状態決定手段により決定し、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を内部状態誤差補償手段で補償し、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段で判断し、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して上記出力誤差補償手段からの出力をゼロとし、上記内部状態誤差補償手段は、上記内部状態計測手段からの出力及びゼロとされた上記出力誤差補償手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償し、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法。
【請求項９】
弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置のプログラムであって、
コンピュータを、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を、上記弾性体アクチュエータの上記出力と上記内部状態の関係に基づき決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段として機能させて、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して上記出力誤差補償手段からの出力をゼロとし、上記内部状態誤差補償手段は、上記内部状態計測手段からの出力及びゼロとされた上記出力誤差補償手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償し、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第１態様によれば、性体アクチュエータ駆動機構の制御装置であって、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段とを備え、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して上記出力誤差補償手段からの出力をゼロとし、上記内部状態誤差補償手段は、上記内部状態計測手段からの出力及びゼロとされた上記出力誤差補償手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償し、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第８態様によれば、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法であって、
目標値出力手段により弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を出力誤差補償手段で補償し、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を目標内部状態決定手段により決定し、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を内部状態誤差補償手段で補償し、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段で判断し、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して上記出力誤差補償手段からの出力をゼロとし、上記内部状態誤差補償手段は、上記内部状態計測手段からの出力及びゼロとされた上記出力誤差補償手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償し、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御方法を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第９態様によれば、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御装置のプログラムであって、
コンピュータを、
弾性体アクチュエータの出力の目標値を出力する目標値出力手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値と出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの出力の計測値とが入力されることにより出力誤差を補償する出力誤差補償手段と、
上記弾性体アクチュエータの出力の目標値より、内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの内部状態の計測値に対する上記内部状態の目標値を決定する目標内部状態決定手段と、
上記出力誤差補償手段からの出力及び上記内部状態計測手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償する内部状態誤差補償手段と、
上記出力計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記出力の上記計測値と上記内部状態計測手段により計測された上記弾性体アクチュエータの上記内部状態の上記計測値と上記弾性体アクチュエータの出力の目標値とに基づき、上記出力計測手段が異常であるか否かを判断する異常判断手段として機能させて、
上記出力計測手段が異常であると上記異常判断手段で判断したときには、上記出力誤差補償手段の動作を停止して上記出力誤差補償手段からの出力をゼロとし、上記内部状態誤差補償手段は、上記内部状態計測手段からの出力及びゼロとされた上記出力誤差補償手段からの出力に基づいて内部状態誤差を補償し、上記目標内部状態決定手段と上記内部状態誤差補償手段とにより上記目標値出力手段の出力である出力の目標値に基づき上記弾性体アクチュエータが動作を継続するよう制御を行う、弾性体アクチュエータ駆動機構の制御プログラムを提供する。
【国際調査報告】
2011086638.tif 000030
2011086638.tif 000031
2011086638.tif 000032
2011086638.tif 000033